JPH06103537B2 - 情報媒体のトラック走査用光ビームのフォーカシング制御信号生成装置及び方法 - Google Patents

情報媒体のトラック走査用光ビームのフォーカシング制御信号生成装置及び方法

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JPH06103537B2
JPH06103537B2 JP58041360A JP4136083A JPH06103537B2 JP H06103537 B2 JPH06103537 B2 JP H06103537B2 JP 58041360 A JP58041360 A JP 58041360A JP 4136083 A JP4136083 A JP 4136083A JP H06103537 B2 JPH06103537 B2 JP H06103537B2
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ピ−エル・ベルテ
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ビームによって読取り及び／又は書込みを行
う光学的情報媒体、特にディスク状媒体での光ビームの
位置制御信号、特にフォーカシング制御信号を生成する
装置及び方法に係る。
光ビームのスポットを情報媒体のトラックに確実に位置
制御するには、トラッキング・エラー信号及びフォーカ
シング・エラー信号を生成し、これによって高精度の光
スポット制御を実現して、情報の確実な読取り及び／又
は書込みができるようにする。
情報、例えばビデオ情報を逐次的に情報媒体に記録する
場合には、通常、トラックは、予め形成されるのではな
くて、書込みの際に、実時間的に形成される。情報は、
ディスクの周縁部から中心部、若くは中心部から周縁部
に伸びる、単一らせん状トラック又はディスクの回転軸
を中心とする同心円状トラックに沿って、記録される。
最も簡単なシステムに於ては、前記の如きトラックの形
成のためには、書込みヘッド送り手段が正確なものであ
ることが必要である。例えば、微細な凹凸（マイクロレ
リーフ）の形状で記録された情報は、読取りモードで
は、ディスクの記録面である平面即ち基準面に集束する
読取りビームと干渉する。マイクロレリーフが集束スポ
ット即ち光スポットの下を通過するとき、ビームが変調
され、この変調がホトデテクタ・セルにより検出され、
光量が電気信号に変換される。これらの信号を使用し
て、光スポットの位置制御を行うことも可能である。
前記の如き方法に於ては、読取りモードに於て、連続す
る２つの溝のオーバーラップが生じたり、又は少くとも
２つの溝が識別し得なくなることを阻止するために、書
込みヘッドの送りに関して、極めて高い機械的安定度が
要求される。前記の如きシステムを改良するために、米
国特許第4,275,275号は、最終記録トラック又は記録ト
ラックの１つを基準として使用する方法を提案してい
る。前記方法では、書込みヘッドの機械的送りシステム
に書込み光スポットの光学的偏向システムが付加され
る。読取り光スポットは、従来の位置制御素子によっ
て、トラックの記録済溝を追跡する。光学的偏向システ
ムによって、書込み光スポットは、読取り光スポットか
ら定距離に維持される。該距離は、トラックのピッチの
整数倍に等しい。
しかし乍ら、例えば情報処理に使用する場合の如く、情
報をランダムに記録したい場合、前記の方法又は同種の
方法を使用することができない。この場合には、通常、
情報記録用トラックを予め形成しておく必要がある。
このために、従来は、例えば或る種の形状のプリエッチ
ングが使用されている。米国特許第4,252,889号、第4,2
88,510号及び第4,334,007号に記載の例によれば、情報
媒体即ちデータ媒体の製造工程において、データ媒体の
補助膜に平滑溝の形状のトラックが形成される。情報
は、以後のプロセスにおいて、補助膜と接触した感熱性
乃至感光性の層に書込まれる。
従来技術の好ましい変形例に於ては、プリエッチ・トラ
ックは、情報記録領域と一致する。これが所謂シングル
・トラック・システムである。
別の方法に於ては、１つ以上のプリエッチ・トラック
は、情報記録トラックと一致しない。これが所謂ダブル
・トラック・システムである。このシステムの異なる２
種のトラックを識別するためには、プリエッチングが第
１周波数スペクトルに分解され得る信号から成り、情報
が別の第２周波数スペクトルに分解され得る信号から成
るように構成し得る。前記の米国特許によれば、書込み
モードに於ては、読取りビームを使用して、プリエッチ
・トラックの追跡を行うことが可能である。
前記の如き方法の主たる欠点は、１つの情報トラック毎
に少くとも１つの付加的プリエッチ・トラックが必要な
ので、最大限の記録密度が得られないことである。更
に、プリエッチ・トラックの径方向トラッキングのため
及び記録用トラックの情報書込み又は読取りのために、
各１個ずつの２個のビームが必要である。
また、１つのプリエッチングを有するシングル・トラッ
ク・データ媒体にも、欠点が見られる。これらのデータ
媒体では、通常、記録及び径方向トラッキングの各々に
１個ずつの２個のビームの使用が必要である。更に、情
報が記録されていないときには、プリエッチ・トラック
がディスクの残りの部分（トラック間ゾーン）から容易
に識別されるが、情報が記録されると、事情が変り、コ
ントラストの逆転が生じるため、注意しないと、トラッ
キング・エラーにつながる恐れがある。
また、面振れをも有する情報媒体において、ビームの正
確な集束を得るために最も多く使用されるものは、フィ
ードバック・ループを有しており、光学的デバイスとデ
ータ媒体のエッチ面即ち基準面との間の距離を完全に一
定に維持する集束（フォーカシング）制御デバイスであ
る。この制御デバイスの動作は、フォーカシング・エラ
ーを示す電気信号の検出により得られる。該電気信号
は、第１変形例では、記録情報の読取りによって生成さ
れ、第２変形例では、例えば平滑溝の形状のトラックを
形成するプリエッチングの検出により得られる。従っ
て、径方向トラッキングに関して前述のものと同様の欠
点が生じる。
本発明の目的は、公知技術に於ける前記の如き欠点を除
去した光ビームの位置制御信号、特にフォーカシング制
御信号を生成する装置及び方法を提供することである。
以下に、添付図面に基づいて、本発明を更に詳細に以下
に説明する。
第１図は、直交座標系０−XYZの第三軸0Zに平行な軸に
関して、平面X0Yにおいて回転し得る円形ディスク状の
従来技術のデータ媒体を示す。データ媒体であるディス
ク５の下面は、平滑であるものとする。下面に平行なデ
ィスクの上面も平滑であるが、平滑トラックの形状のプ
リエッチ・トラック７を有する。トラック７は、１ミク
ロン以下の実質的に一定の幅を有する。
前記の如きディスク５は、平滑トラック群の１つのトラ
ックの所与の点にデータを記録するか、又は、前記トラ
ックの任意の点に記録されたデータを読取るために使用
され得る。例えば、直径約30センチメートルのディスク
は、光学的書込み、読取り系のシャシーに一体的に装着
された駆動モータによって回転運動を生じる。この例に
於ては、ディスク５の所与のトラック７へのアクセス・
デバイスは、２つの光エネルギー源を有する固定部（図
示せず）と、書込み・読取りヘッドを有する可動部とを
具備する。公知の如く、可動部は、垂直方向制御、即ち
フォーカシング制御を確保するべく、永久磁石（図示せ
ず）の磁場内を移動する電磁コイルＢに一体的に装着さ
れた対物レンズObと、径方向トラッキング制御を確保す
る検流ミラーM1とを有する。同じく公知の如く、光エネ
ルギー源は、レーザ源、例えば半導体レーザ又はHe-Ne
レーザを含む。レーザ源は、断面の小さい平行な偏光ビ
ームを供給する。レーザ・ビームは、光軸に沿った対物
レンズの位置に関わりなく、レンズの入射ひとみをカバ
ーするように、広がりを拡大される必要がある。このた
めに、1979年８月３日出願の米国特許出願第174,564号
明細書では、光エネルギー源と可動の書込み・読取りヘ
ッドとの間に、アフォーカル・レンズ系を配置すること
を提案している。
読取りモードでは、レーザ源（図示せず）によって生成
される平行レーザ・ビームflは、その平行ビームが対物
レンズObの入射ひとみをカバーするように倍率が選択さ
れたアフォーカル・レンズ系により、広がりを拡大され
る。ミラーM1は、軸0Xに平行な方向に伝搬する平行光線
を偏向する。対物レンズObは、矢印６で示す回転運動を
行うデータ媒体であるディスク５の点３に、読取りビー
ムを集束させる。対物レンズObとミラーM1とは、書込み
・読取りヘッドを構成する可動素子に固着されている。
この可動系は、公知の手段によって移動させ得る。
変調された書込みビームfeに対しても、同じアフォーカ
ル・レンズ系が使用される。ディスク５の上面に於て読
取り光スポットと書込み光スポットとを一致させないた
めに、書込みビームfeを読取りビームflに対して極く僅
か傾斜させる。但し、レンズの入射ひとみに於ける書込
みビームの偏心は極めて小さくて、ヘッドの径方向移動
中のビームのずれは無視し得る。その結果、光軸に沿っ
たレンズの位置の関わりなく、書込み即ち記録ビームfe
は、点３の極く近傍の点４に集束する。
平滑溝７の形状のトラックのプリエッチングは、種々の
方法で形成され得る。例えば、プリエッチングは、同心
円状又はらせん状のトラックに沿った凹部として設けら
れてもよい。トラックの幅は、光スポットの直径よりや
や小さく、トラック・エレメントは、トラック幅よりや
や広い幅のトラック間ゾーンによって、互いに隔てられ
ている。ディスク５の上面には、熱光学的プロセスによ
る書込みに適した薄膜から成る層が形成されている。前
記の如きトラック配置では、読取り光スポットはトラッ
クと相互作用して散乱光線を生じるが、トラック間ゾー
ンは散乱光線を生じないので、書込みに先立って、トラ
ックを走査することが可能である。
ディスク５の書込みモードに於ては、書込みを受ける感
光層の照射は、光スポットによって行われる。ディスク
５であるデータ媒体の用途次第では、光スポットは、例
えば可変幅又は一定幅の方形波パルスの電気信号によっ
て変調される。変調信号に情報を組込むために、場合に
応じて、周波数変調若くは位相変調が用いられてもよ
く、又はパルス符号変調されたメッセージを供給し得る
別の符号化方式が用いられてもよい。情報自体が直接変
調信号となることも可能である。
ディスク５により反射された読取りビームを検出するた
めに、例えば、読取りビームflの光路に、半透明プレー
トM2が配置される。この反射ビームは、次に、光検出・
信号処理手段１に伝送される。光検出・信号処理手段１
は、一方では、ミラーM1の位置制御モータ２を制御し得
るトラッキング・エラー信号εを送出して、これにより
径方向トラッキング制御を実行し、他方では、対物レン
ズObに固着されたコイルＢを制御し得るフォーカシング
・エラー信号ε′を送出して、これにより集束制御を実
行し得る。
光検出・信号処理手段１は、更に、ディスク５に記録さ
れている利用情報を示す信号Ｓ（ｔ）を供給する。従っ
て、読取りモードでは、トラック７の記録済エレメント
の通過中に信号Ｓ（ｔ）が収集される。信号Ｓ（ｔ）
は、トラック７に記録された信号の時間的経過を忠実に
再現する。書込みモードでは、読取りビームflは、プリ
エッチングによる径方向トラッキング制御を確保するた
めに使用されるが、書込み中の情報の実時間制御、即ち
モニタを行うためにも使用され得る。
先行技術の方法（第１図参照）は、有効トラックに隣接
するか又は有効トラックを包囲する１つ又は２つのプリ
エッチ・トラックを使用する方法に比較すれば、１つの
トラック幅に相当する表面しか必要としないが、それで
も多数の欠点を残している。検出の見地から考察する
と、公知の或る種の感熱材料（感光材料）では、トラッ
クは、トラック間ゾーンよりも暗い領域として検出され
る。従って、トラッキングのずれは、このコントラスト
によって容易に検出され得る。データ媒体の表面の膜に
書込み光線が作用すると、或る種の感熱材料では、記録
済領域が明るくなり、これによりトラックに沿って、良
好なコントラストが生じる。しかし乍ら、トラック内に
生じたこれらの明るい領域と、トラックより明るい隣接
のトラック間ゾーンとが識別し難くなり、良好なトラッ
キングを確保するのに必要な径方向コントラストが失わ
れる。トラック間ゾーンがトラックより暗い或る種の別
の材料では、逆の結果が生じ、同様に書込みによってコ
ントラストが失われる。
従って、記録、即ち書込みによって、トラックのデータ
格納領域全部に於けるトラックの径方向識別性が低下す
る。このような欠点により、使用可能な材料に関する技
術上の選択が極めて制限される。
更に、少くとも書込みモードに於ては、異なる２種のビ
ーム、即ち書込みビームと読取り及び／又は径方向トラ
ッキング・ビームとを使用する必要がある。
第２は、本発明で使用し得るフラグの例を示す。プリエ
ッチングは、平滑トラック７の一部分を占める形状をし
ており、これにより情報記録トラックの中軸70を決定す
る。２つのフラグ71間には、書込み以前には情報を全く
含まない領域72が存在する。第２図において、ディスク
の回転方向は矢印Ｒで示される。
第２図に示すトラック７は、仮想トラックであり、中軸
70は、書込みビームによって追跡される理想軌道を示
す。
特に、本発明においては、フラグは、トラックの中軸70
に関して片側に偏位した少くとも１つのプリエッチング
部分を有していて、記録済のマークを形成する。記録済
のマークはプリエッチングによるものに限定されない。
この順次の２つの偏位部分が、中軸70の両側に配置され
ていることが必要である。
第２図に示す第１具体例によれば、第１フラグ71は、ト
ラックの中軸70から左側に偏位した部分710−Ｇを有す
る。次のフラグ71は、中軸70の右側に偏位した部分710
−Ｄを有する。そして、この組合せが反復される。偏位
部分とトラックの中軸70との間の間隔は、トラッキング
・スポットの幅よりも小である。
第３図は、本発明で使用し得るフラグの別の例を示す。
各フラグは、トラックの中軸70の左側に偏位した少くと
も１つの部分710−Ｇと、右側に偏位した少くとも１つ
の部分710−Ｄとを有する。
中軸70のいずれかの側に偏位した部分を有する第１フラ
グ71に、フラグ認識手段、即ち同期信号を生成するため
の第２フラグ73を組合せるのが有利である。好ましく
は、フラグ73は、他の記録情報とは区別してフラグ73を
選択的に認識するための特殊コードを有する。このよう
な構成が第４図に示される。
情報の書込み方法をどうするかは、本発明の範囲外の事
項であり、公知の任意の方法の使用が可能である。フラ
グ71と領域72に記録された利用情報とは、例えばレーザ
書込みビームによって表面の膜を溶融して形成された、
微細な凹凸の形状をしたマイクロレリーフから構成され
得るが、しかし、このような形状に限定はされない。好
ましくは、フラグの部分は、全て同じ幅を有しており、
偏位部分710−Ｇ、710−Ｄは、同じ長さ及び同じ大きさ
の偏位を有する。
フラグの基本的構成に基く変形及び組合せが可能であ
る。特に、各フラグ71は、左右いずれかの同じ方向に偏
位した２以上の部分を有し得る。
更に、使用される感熱材料の膜次第では、コントラスト
を改善するために、利用情報データの記録領域72にも平
滑溝の形状の形状のプリエッチングが形成され得る。
フラグ認識手段には次のものもある。最初の方法では、
各偏位部分がその形状によって認識される。即ち、その
形状により、中軸70の右側又は左側のいずれにあるかが
示される。各偏位部分を１つの部分により形成する代り
に、各部分の長さ及び／又は位置的分布をして選択的検
出可能なコードを表わす複数個の部分により形成して、
記録することも可能である。第４図に示す構成と同様
に、各フラグ71に補助フラグを組合せ、この補助フラグ
が、後続の偏位部分の偏位方向を示したり、又は中軸70
の両側に偏位した一連の後続部分の存在を示したりする
コードを表わすことも可能である。そのことの故に、対
向方向に偏位した２つの偏位部分を後述する光電手段で
検出して、得られた信号の振幅を粉れなしに比較するこ
とができる。
また、データ媒体が複数のセクタに分割される。例え
ば、ディスクの場合、１周当り16個のセクタに分割され
る。次に、セクタの開始を検出せしめる特定形状のプリ
エッチ・フラグが書込まれる。このような配置が、第５
図に示されている。各セクタの開始は、コード化フラグ
74で示されており、その後に、例えば右側部分710−Ｄ
と利用情報データ書込み領域72と左側部分710−Ｇと利
用情報データ書込み領域72とから成るブロックが反復さ
れる。互い違いに異なる方向に偏位した２組の部分は、
２列の解析窓F1、F3、…、F2n+1、及びF2、F4、…、Fn
を形成する。解析窓の総数、即ち偏位部分710−Ｄ、710
−Ｇの合計数は2n＋１である。第５図の例では、領域72
は、書込み以前には平滑溝である部分によって形成され
る。変形例では、第２図乃至第４図の場合の如く、領域
72は、書込み以前にはトラック間ゾーンと一致し得る。
更に、フラグ認識手段は読取り及び／又は書込み過程の
当初にただ一度だけ用いるものでもよい。
解析窓F1乃至F2n+1及び解析窓F2乃至F2nの各々に於て光
電検出手段が検出した信号をそれぞれ積分し、両者を比
較することによって、径方向トラッキング・エラー信号
が得られる。
第６図は、この変形例に従って径方向トラッキング装置
を動作させ得る電子回路を示す。ディスクへの情報書込
み・読取り系としては、第１図と同様のシステムを使用
し得るので、同じ要素の説明は省略する。集束及び径方
向トラッキングのための光検出・信号処理手段１のみを
詳細に示す。
光検出・信号処理手段１は、光電検出手段10を含む。該
手段に関しては後に詳述する。光電検出手段10は、出力
信号VDを生成する。信号VDは径方向トラッキング・エラ
ー信号εの生成回路11に伝送される。信号VDは、また、
解析窓に相当する時間間隔中にトラッキング・エラー信
号生成回路11の動作を許可するサンプリング回路12に伝
送される。このため、サンプリング回路12は、フラグ認
識回路120と、例えば２進カウンタ121とデコーダ122と
を含む。フラグ認識回路120は、第２フラグ即ちセクタ
開始フラグ74（第５図）を認識し、これに応じてカウン
タ121のリセット入力にリセット信号RAZを供給する第１
回路と、偏位部分710−Ｄ及び偏位部分710−Ｇの通過を
検出し、各通過毎にカウンタ121の増分信号SAを生成す
る第２回路とを含む。カウンタ121の出力には、デコー
ダ122に転送される２進ワードSBの複数のビットが常時
存在する。カウンタ121の増分毎に、デコーダ122はパル
スを生成し、このパルスをスイッチ110、111を作動せし
める２つの制御出力S1、S2に交互に送出する。出力S1の
電気パルスはF1、F3、…、F2n+1のグループに属する解
析窓に対応しており、出力S2の電気パルスはF2、F4、
…、F2nのグループに属する解析窓に対応している。
スイッチ110、111の各々は、信号VDを受信し、解析窓の
間だけという条件付きで、該信号を記憶機能を有する積
分器112に転送する。積分器112は２つの差分入力を有し
ており、トラッキング光スポットと右側偏位部分、及び
トラッキング光スポットと左側偏位部分との相互作用に
より生じた信号を順次に比較する。
フラグ認識回路120による偏位部分710−Ｄ及び710−Ｇ
の選択的認識は、別の方法で行われてもよい。例えば、
第４図に使用したフラグ73と同様のサンプリング開始を
同期する補助フラグを各偏位部分に組合せてもよい。又
は、複数個の偏位部分710−Ｄ又は710−Ｇを書込み、且
つ各々の分布及び／又は長さによって、他のデータ書込
み用コードとは異なる特定の偏位部分用コード（自己認
識型）を定義してもよい。
データ媒体−読取りヘッドの速度が十分に安定で、且つ
領域72の長さが正確に一定である場合には、カウンタ12
1を一度だけ初期値に再設定するだけで、一連の増分パ
ルスをクロックにより生成し得る。クロックとして、例
えば、電圧制御発振器VCOを使用し得る。第７図は、こ
のような変形例を示す。第６図と同じ要素は同じ符号で
示されており、同じ要素の説明は省略する。第７図の例
では、セクタ開始フラグ（フラグ74、第５図）の認識回
路のみを有するフラグ認識回路120により生成されたリ
セット信号RAZは、クロック123にも供給され、クロック
123に於てフラグ74の通過に対する位相合せが行われ
る。次に、クロック123は、1/Tに等しい繰返し周波数で
一連のパルスを生成する。このＴは、領域72が走査光ス
ポットの下を通過するのに要する時間である。過度の位
相シフトが生じて、これにより偏位部分の通過と同期外
れにある解析窓が生成される危険を防止するために、各
セクタに於けるフラグ74の部分の数を増加することがで
きる。この場合の典型的な構成としては、１つのフラグ
74として、16個の部分を続けて設ける例を挙げられる。
第６図及び第７図に示す２つの例に於て、カウンタ121
をシフトレジスタ又は等価の手段で代替し、フラグ74の
通過時に論理１を書込み、偏位部分の通過毎に該ビット
をシフトさせることも可能である。
前記の２つの具体例に於ては、積分器112の出力εＮは
階段状信号であり、該信号の振幅は、２つの偏位部分の
通過の間は記憶されている。それ故に、該信号は平滑化
される。そのために、径方向トラッキング・エラー信号
εが得られる出力に低減フィルタ113が配設され得る。
第８図は、トラックの中軸70に対してトラッキング光ス
ポットが有し得る３つの位置を示す。図の上部の曲線V1
は、回転方向が第５図の矢印Ｒの方向であるとして、ト
ラッキング光スポットがトラックの中軸70の左側にずれ
た場合を示す。この場合、部分710−Ｇとトラッキング
光ビームとの相互作用が、部分710−Ｄとトラッキング
光ビームとの相互作用より大きい。曲線V1に於ては、部
分710−Ｇのトラッキング光スポット照射領域通過に対
応する解析窓Fi（ｉは１乃至2n＋１のうちの任意の偶
数）での振幅変化は、部分710−Ｄの通過に対応する解
析窓Fi+1での振幅変化より大きい。これらの２つの信号
の振幅及び符号の差ΔＶは、トラックの中軸70に対する
光スポットのずれの方向及び幅を示す。これらの窓以外
ではスイッチ110、111が切れるので、光電検出手段10に
よって供給される信号VDは積分器112に転送されない。
第８図の中央部の曲線V2は、トラッキング光スポットの
中心がトラックの中軸70に存在する場合を示す。窓Fi及
びFi+1に於て光電検出手段10により供給される信号の変
化は、等しい。
第８図の下部の曲線V3は、トラッキング光スポットがト
ラックの中軸70に対して右側にずれた場合を示す。
上述の如くに、サンプリングされた信号の値は、次の解
析窓まで記憶される。積分器112の出力には、径方向ト
ラッキング・エラーを示す階段状信号εＮが検出され
る。低減フィルタ113を用いて該信号が平滑化され、フ
ィルタ113の出力に径方向トラッキング・エラー信号ε
が送出される。
第９図は、トラックの中軸70に対するトラッキング光ス
ポット３の径方向ずれの変化δを、時間ｔの関数として
示す。図の下部には、対応する径方向トラッキング・エ
ラー信号εの経時的変化が点線のグラフで示されてい
る。更に、階段状の径方向トラッキング・エラー信号ε
Ｎの変化も示されている。この信号εＮは、フラグ偏位
部分の径方向トラッキング光スポットの通過と同期して
変化し、連続する２つの偏位部分の通過の間は一定に維
持される。
第７図のものによれば、２列の解析窓を識別する必要が
ないので回路構成がより簡単である。フラグの通過毎
に、順次の偏位部分の通過に関連させて、二路スイッチ
を用いて、信号VDを積分器112の差分入力に交互に転送
するだけでよい。
最後に、通過速度が十分に安定しており、且つ領域72の
長さが一定である場合には、フラグ偏位部分の検出回路
を削除し、外部クロックによって解析窓の生成を同期し
得る。このようなクロックは、利用情報データの書込み
及び／又は読取りの際の同期信号を供給するべく使用さ
れる従来の手段を用い得る。繰返し周波数は、所謂ビッ
ト周波数であり、情報ビットの読取りに必要な時間間隔
の逆数に等しい。フラグ認識手段は、読取り及び／又は
書込み過程の当初にただ一度だけ用いることができる。
所望のサンプリグ・パルスS1、S2が得られる点で変りは
ない。
前記の全ての変形例に於て、積分（第６図の積分器11
2）をピーク検出即ちサンプリング−保持で代替し、こ
れに続けてパルス間比較、階段状信号εＮの生成及び平
滑化による最終信号εの生成処理を行うことが可能であ
る。
本発明によれば、前述のフラグは、書込み及び／又は読
取りヘッドの垂直方向制御に必要な集束エラー信号即ち
フォーカシング・エラー信号の生成のために使用され
る。この場合、集束用対物レンズの光軸の両側に２つの
ホトデテクタ・セルを配置することができる。
第10図は、前記の構成の場合の主要な要素のみを示す概
略図である。第１図の装置の読取りビームflを使用し得
る走査ビームは、トラック７の中軸70の走査スポット３
のところに集束する。前述したところにより、径方向ト
ラッキングが正しく行われるものとする。第10図は、更
に、第１図に関して説明した要素、即ち集束用対物レン
ズOb、対物レンズ駆動の集束用ソレノイドＢ、径方向ト
ラッキング・エラー信号εの制御下で、モータ２により
軸ΔＹの回りで駆動される径方向トラッキング・ミラー
M1をも示す。これらの素子に関しては、繰返し説明はし
ない。
対物レンズObの光軸を通る軸Ｚの両側に、２つのホトダ
イオードDA、DBが配設されている。これらのダイオード
DA、DBは、トラック７を含むディスク面に平行な平面XO
Y内にあり、且つ走査スポット３のところでのプリエッ
チングの中心通過方向である方向Ｒに平行な、軸OYの両
側に配置されている。
第10図に於て、ホトダイオードDA、DBは、半透明ミラー
M1の上方に配置されているが、第１図に示すように１組
の偏向ミラーM1とM2を用いて、ホトダイオードDA、DBを
光検出・信号処理手段１に組入れることが可能である。
この場合には、ホトダイオードDA、DBは、一般的に、基
準面の像が形成された平面において光ビームの下を通過
するトラックの中軸の像の両側に実質的に配置される。
また、ディスクの読取りを反射ではなく透過によって行
う場合には、ホトダイオードはディスク下方に配置され
得る。ホドダイオードDA、DBの出力信号は、光検出・信
号処理手段１に内蔵された後述の電子処理回路に転送さ
れる。
第11図乃至第14図に基づいて、フォーカシングを詳細に
説明する。この場合、第５図に示す型式のプリエッチン
グが設けられている。即ちプリエッチング領域が左右に
互い違いに設けられているものとする。
集束が正しい場合には、入射走査ビームflが平行である
とすると、ビームflは、追跡すべきトラック７を含むデ
ィスク面と一致する平面P0に於て、対物レンズObの焦点
に集束する（第11図）。この場合、プリエッチング、例
えば左に偏位した部分710−Ｇは、ビームflと干渉し、
光学法則に従い平面ZOYに関して対称に分布する干渉次
数の回折が生じる。回折光は、ホトダイオードDA、DBに
より等分量ずつ検出される。次に、右に偏位した部分71
0−Ｄの通過時にも、同様の現象が生じ、以後も同様で
ある。
しかし乍ら、収束面から外れると、対称性はもはや維持
されない。プリエッチング部分が右（710−Ｄ）又は左
（710−Ｇ）のどちらに偏位した部分であるかに従っ
て、対称面ZOYの平面の左右いずれかで、一方の二分の
一ビーム即ちビームflの一方の部分が優勢になる。その
結果、走査ビームの下を通過する交互のプリエッチング
部分に対して、ホトダイオードDA、DBは等しい光量を検
出しない。
追跡すべきトラック７が対物レンズObと焦点（平面P0）
との間の平面PIに含まれる場合には、右に偏位した部分
（710−Ｄ）からホトダイオードDAが検出する信号は、
ホトダイオードDBが検出する信号より強い。左に偏位し
た部分（710−Ｇ）の通過時には、上記の逆になる。
追跡すべきトラック７が対物レンズObに関して平面P0よ
りも遠い平面PIIに含まれる場合には、上記と完全に相
補的な結果となる。
即ち、追跡すべきトラック７が平面PI又は平面PIIに含
まれる場合には、ホトダイオードDA、DBを照射する光エ
ネルギーは両方の場合において互いに反対対称（dissym
metries）に分布し、反対対称性を有する。しかし乍
ら、追跡すべきトラック７が平面P0に含まれる場合に
は、それは対称に分布するよう縮退する。
上記の３つの場合を第12図に示す。解析窓θ１、θ
２は、径方向トラッキング・エラーの決定に関して既述
のプロセスに従って、偏位部分の走査光スポット通過時
間により、決定される（第６図参照）。集束エラー信号
ε′を決定するには、解析窓で検出された信号VA、VBの
積分又はサンプリングを行って、解析窓θ１では信号V
A1、VB1、解析窓θ２では信号VA2、VB2を得て、次に代
数演算 （VA1＋VB2）−（VA2＋VB1） （１） を行う。この結果は、集束エラー信号ε′の符号及び振
幅に比例する。
本発明での重要な利点の１つは、プリエッチング（例え
ば平滑溝）を任意に有するトラックに沿った利用情報デ
ータの書込みにより生じたコントラスト変化の影響を克
服し得ることであり、今１つの重要な利点は、不連続フ
ラグから集束エラー信号を得るので、通常は極めて難し
いホトデテクタ・セルの正確な位置調整が不要になるこ
とである。
例えば、何らかの理由でホトダイオードが軸OZ（第10
図）に対してずれている場合、他の全ての要因が変わら
ないならば、ホトダイオードの１つ、例えばホトダイオ
ードDAの検出光量が少なく、ホトダイオードDBの検出光
量が多い。第13図は、このような場合を示す。
正しく配置されたホトダイオードにより検出されるパル
スをVA1乃至VB2で示し、実際に検出されるたパルスを
Ｖ′A1乃至Ｖ′B2で示すと、集束状態に関わり無く以下
の関係が証明される。
VA1＞Ｖ′A1 （２） VA2＞Ｖ′A2 （３） VB1＜Ｖ′B1 （４） VB2＜Ｖ′B2 （５） 式（１）に従て計算すると、全面的又は少くとも部分的
に補償が存在し、ホトダイオード対が偏位している場合
にも、集束エラー信号ε′は殆ど変化しない。多くの場
合、初期位置調整を一度だけ行えば、位置調整手段を完
全に省略することが可能である。
個別的不連続的プリエッチングの検出によって、フォー
カシング即ち垂直方向制御、及び径方向トラッキングの
エラー信号の生成プロセスが全自動的に実行されるが、
本発明の好ましい応用例によれば、この２種の制御が同
時に実行され得る。この種の制御信号生成回路が、第14
図に示されている。第６図と第14図とに共通の要素は同
じ参照符号で示されており、同じ要素の説明は省略す
る。また、サンプリング回路12に関しても、第６図、第
７図、その他で既に説明のものをすべて使用できる。
２つのホトデテクタ・セルDA、DB（第10図）を有する光
電検出手段10は、２つの出力信号VA、VBを出力する。サ
ンプリング回路12で使用するために、例えば加算増幅器
100を用いて、信号VA、VBを１つの信号、即ち信号VDに
する。信号VDは、既述の如く、径方向トラッキング・エ
ラー信号生成回路11にも転送される。径方向トラッキン
グ・エラー信号生成回路11は、解析窓θ１、θ２を決定
する２つのサンプリング信号乃至制御出力S1、S2を受信
する。この制御信号生成回路は、フォーカシング・エラ
ー信号ε′の生成回路13を含む。フォーカシングエラー
信号ε′を生成するために、４つの記憶機能を有する積
分器130乃至133が備えられており、窓θ１（信号S1）に
於ては積分器130と133、窓θ２（信号S2）に於ては積分
器131と132のそれぞれの動作が許可される。これらの積
分器130、131、132、133の各々の出力には信号VA1、
VB2、VA2、VB1が得られる。積分器130、131の出力及び
積分器132、133の出力は、例えば、利得１の２つの加算
増幅器134、135の各々の入力に転送される。２つの増幅
器134、135の出力信号は、次に、例えば利得１の増幅器
136の差分入力、即ちプラス入力及びマイナス入力にそ
れぞれ転送される。これにより、式（１）の計算の結果
である信号が得られる。事実、出力信号は階段状信号
ε′Ｎであり、２回の演算の間は結果が記憶乃至保持さ
れている。階段状信号ε′Ｎは、低減フィルタ137で平
滑化する。フィルタ137の出力は、アナログ形の集束エ
ラー信号ε′を供給する。
本発明の効果は、光電検出手段の位置の精密な調整が不
要なこと、利用情報の書込みとフォーカシングとの間の
相互作用が全く生じないこと、径方向トラキング制御の
追加が容易であることである。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の光ディスクの光ビーム位置制御を行う装
置の説明図、第２図乃至第５図は記録済のマークの説明
図、第６図及び第７図は径方向トラッキング制御を行う
主要な回路の説明図、第８図乃至第９図は動作説明図、
第10図は本発明によるフォーカシング制御の主要な要素
の説明図、第11図乃至第13図は動作説明図、第14図は本
発明によるフォーカシング制御を行う主要な回路の説明
図である。 １……光検出・信号処理手段、 ２……モータ、 3,4……走査光スポット、 ５……ディスク、 ７……トラック、 10……光電検出手段、 11……トラキング・エラー信号生成回路、 12……サンプリング回路、 13……フォーカシング・エラー信号生成回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クロ−ド・ブリコ フランス国94800ヴイルジユイフ・リユ・ アンブロワ−ズ・クロワザ27ビス (56)参考文献 特開 昭52−123205（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−108968（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−37（ＪＰ，Ａ)

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】情報媒体の光学的読取り及び／又は書込み
    において、少くとも情報媒体の基準面に関してトラック
    走査用光ビームのフォーカシング制御を行う信号を生成
    する装置であって、 前記情報媒体には、トラックに沿って情報の記録領域同
    士の間に位置する第１フラグを複数設け、前記フラグの
    各々はトラックの中軸の片側に偏位した少くとも１個の
    記録済のマークから成り、偏位したマークの或るものは
    中軸の一方の側に偏位し、他の偏位したマークは中軸の
    他方の側に偏位しており、そしてフラグ認識手段を設け
    ていることと、 少くとも１個の光源からの光ビームを情報媒体に集束す
    るための光学的手段と、 光ビームによって照射された情報媒体から得られる光エ
    ネルギーを検出するための光電検出手段と、 光電検出手段は、基準面の像が形成された平面において
    光ビームの下を通過するトラックの中軸の像の両側に実
    質的に配置された少くとも第１及び第２ホトデテクタ・
    セルを具備すること、 反対方向に偏位した２つの偏位したマークが光ビームの
    下を通過するのに対応して、該通過を選択的に検出する
    べく解析窓を定める第１及び第２電気パルスを発生する
    手段と、 反対方向に偏位した２個の順次のマークの通過に対応す
    る解析窓を定める第１及び第２電気パルスの期間に、光
    電検出手段によって供給される読取り信号の振幅を記憶
    する手段と、 光学的手段の焦点と情報媒体の基準面との間の距離及び
    符号を示す光ビームのフォーカシング・エラー信号を生
    成するべく、反対方向に偏位されている２つの偏位した
    マークに対応する記憶した読取り信号の振幅を比較する
    手段と、 から成る少くとも情報媒体の基準面に関してトラック走
    査用光ビームのフォーカシング制御を行う信号を生成す
    る装置。
  2. 【請求項２】フラグ認識手段は少くとも１個の記録済の
    マークから成る第２フラグによって構成されて、各第１
    フラグに組合されている特許請求の範囲第１項に記載の
    装置。
  3. 【請求項３】フラグ認識手段は少くとも１個の記録済の
    マークから成る第２フラグによって構成されて、複数の
    第１フラグに組合されている特許請求の範囲第１項に記
    載の装置。
  4. 【請求項４】第２フラグは他の情報からこのフラグを識
    別するのに用いられる特定のコードを形成する複数の記
    録済のマークから成る特許請求の範囲第２項又は第３項
    に記載の装置。
  5. 【請求項５】該第１及び第２ホトデテクタ・セルは第１
    及び第２読取り信号を供給し、第１及び第２電気パルス
    の期間に第１及び第２読取り信号の振幅を記憶する手段
    は、各々信号入力、信号出力及び制御入力を有する第
    １、第２、第３及び第４積分器を具備し、第１及び第３
    積分器の信号入力は第１読取り信号を供給され、第２及
    び第４積分器の信号入力は第２読取り信号を供給され、
    第１及び第４積分器の制御入力は第１電気パルスを供給
    され、第２及び第３積分器の制御入力は第２電気パルス
    を供給されることと、フォーカシング・エラー信号を生
    成するべく記憶した読取り信号の振幅を比較する手段
    は、第１及び第２積分器の出力へ接続された入力を有す
    る第１加算器、第３及び第４積分器の出力へ接続された
    入力を有する第２加算器、並びに第１及び第２加算器の
    出力へ接続された入力を有する差動増幅器を具備するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項のいず
    れかに記載の装置。
  6. 【請求項６】第１及び第２電気パルスを発生する手段
    は、フラグ認識回路の第１出力に接続されたリセット入
    力、増分入力、及び２進ワード出力を供給するエコーダ
    の入力に接続された出力を有するカウンタを有し、増分
    入力は光ビームで第１フラグを走査する間に信号を供給
    するフラグ認識回路の第２出力に接続されている特許請
    求の範囲第１項乃至第５項のいずれかに記載の装置。
  7. 【請求項７】比較する手段の出力信号を濾波する手段を
    含む特許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかに記載
    の装置。
  8. 【請求項８】ホトデテクタ・セルは、ホトダイオードで
    ある特許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記載
    の装置。
  9. 【請求項９】情報媒体の光学的読取り及び／又は書込み
    において、少くとも情報媒体の基準面に関してトラック
    走査用光ビームのフォーカシング制御を行う信号を生成
    する装置であって、 前記情報媒体には、トラックに沿って情報の記録領域同
    士の間に位置する第１フラグを複数設け、前記フラグの
    各々はトラックの中軸の片側に偏位した少くとも１個の
    記録済のマークから成り、偏位したマークの或るものは
    中軸の一方の側に偏位し、他の偏位したマークは中軸の
    他方の側に偏位しており、そしてフラグ認識手段を設け
    ていることと、 少くとも１個の光源からの光ビームを情報媒体に集束す
    るための光学的手段と、 光ビームによって照射された情報媒体から得られる光エ
    ネルギーを検出するための光電検出手段と、 光電検出手段は、基準面の像が形成された平面において
    光ビームの下を通過するトラックの中軸の像の両側に実
    質的に配置された少くとも第１及び第２ホトデテクタ・
    セルを具備することと、 反対方向に偏位した２つの偏位したマークが光ビームの
    下を通過するのに対応して、該通過を選択的に検出する
    べく解析窓を定める第１及び第２電気パルスを発生する
    手段と、 反対方向に偏位した２個の順次のマークの通過に対応す
    る解析窓を定める第１及び第２電気パルスの期間に、第
    １及び第２ホトデテクタ・セルによって供給される第１
    及び第２読取り信号の振幅を記憶する手段と、 光学的手段の焦点と情報媒体の基準面との間の距離及び
    符号を示す光ビームのフォーカシング・エラー信号を決
    定するべく、記憶した第１及び第２読取り信号の振幅を
    比較する手段と、 該フォーカシング・エラー信号は、以下の関係 （VA1＋VB2）−（VA2＋VB1） に従って決定され、但し、VA1、VB1はトラックの中軸の
    一方の側へ偏位したマークの通過に関連する解析窓の期
    間に、第１ホトデテクタ・セル及び第２ホトデテクタ・
    セルによって供給される読取り信号の振幅を表わし、V
    A2、VB2はトラックの中軸の他方の側へ偏位したマーク
    の通過に関連する解析窓の期間に、第１ホトデテクタ・
    セル及び第２ホトデテクタ・セルによって供給される読
    取り信号の振幅を表わすことと、 から成る少くとも情報媒体の基準面に関してトラック走
    査用光ビームのフォーカシング制御を行う信号を生成す
    る装置。
  10. 【請求項１０】情報媒体の光学的読取り及び／又は書込
    み装置において、少くとも情報媒体の基準面に関してト
    ラック走査用光ビームのフォーカシング制御を行う信号
    を生成する方法であって、 情報媒体には、トラックに沿って情報の記録領域同士の
    間に位置する第１フラグを複数設け、該フラグの各々は
    トラックの中軸の片側に偏位した少くとも１個の記録済
    のマークから成り、偏位したマークの或るものは中軸の
    一方の側に偏位し、他の偏位したマークは中軸の他方の
    側に偏位しており、そしてフラグ認識手段を設けてお
    り、情報媒体の光学的読取り及び／又は書込み装置は、
    少くとも１個の光源と、光ビームを情報媒体の基準面に
    収束するための光学的手段と、光ビームによって照射さ
    れた情報媒体の部分から得られた光エネルギーを検出す
    るための光電検出手段とを具備しており、 マークが光ビームの下を通過するのを選択的に検出する
    べく、該通過に対応する解析窓を定める電気パルスを発
    生する段階と、 反対方向に偏位した２個の順次のマークの通過に対応す
    る解析窓を定める電気パルスの期間に、光電検出手段に
    よって供給される読取り信号の振幅を記憶する段階と、 光学的手段の焦点と情報媒体の基準面との間の距離及び
    符号を示す光ビームのフォーカシング・エラー信号を生
    成するべく、検出手段を照射する光エネルギーの反対対
    称性を検出するように、反対方向に配置された２つの偏
    位したマークに対応する記憶した読取り信号の振幅を比
    較する段階と、 から成る少くとも情報媒体の基準面に関してトラック走
    査用光ビームのフォーカシング制御を行う信号を生成す
    る方法。
  11. 【請求項１１】フラグ認識手段は少くとも１個の記録済
    のマークから成る第２フラグによって構成されて、各第
    １フラグに組合されている特許請求の範囲第10項に記載
    の方法。
  12. 【請求項１２】フラグ認識手段は少くとも１個の記録済
    のマークから成る第２フラグによって構成されて、複数
    の第１フラグに組合されている特許請求の範囲第10項に
    記載の方法。
  13. 【請求項１３】第２フラグは他の情報からこのフラグを
    識別するのに用いられる特定のコードを形成する複数の
    記録済のマークから成る特許請求の範囲第11項又は第12
    項に記載の方法。
  14. 【請求項１４】光電検出手段は少くとも第１及び第２ホ
    トデテクタ・セルから成り、ホトデテクタ・セルは基準
    面の像が形成された平面において光ビームの下を通過す
    るトラックの中軸の像の両側に実質的に配置されて、光
    ビームによって照射される基準面の部分から生じる光を
    選択的に受容するようにされ、比較段階は、以下の関係 （VA1＋VB2）−（VA2＋VB1） に従ってフォーカシング・エラー信号を決定するように
    されることと、但し、VA1、VB1はトラックの中軸の一方
    の側へ偏位したマークの通過に関連する解析窓の期間
    に、第１ホトデテクタ・セル及び第２ホトデクタ・セル
    によって供給される読取り信号の振幅を表わし、VA2、V
    B2はトラックの中軸の他方の側へ偏位したマークの通過
    に関連する解析窓の期間に、第１ホトデテクタ・セル及
    び第２ホトデテクタ・セルによって供給される読取り信
    号の振幅を表わすことと、 から成る特許請求の範囲第10項乃至第13項のいずれかに
    記載の方法。
  15. 【請求項１５】比較段階で得られた信号を記憶する段階
    を有する特許請求の範囲第10項に記載の方法。
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