JPH0850730A - 光ディスクの溝信号振幅評価装置と記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 情報記録媒体の溝信号による案内溝横断周波
数を一定に制御することを目的とする。 【構成】 案内溝を有する光ディスクの評価装置は、光
ピックアップのフォーカス誤差信号を基に、光ディスク
１にフォーカスをかける手段と、溝信号を得る手段８
と、光ディスクを回転させる機構２とを有し、光ディス
クを回転させてフォーカスをかけた後に得られる、レー
ザビームが案内溝を横切る際に生じる溝信号の案内溝横
断周波数が一定になるように制御することを特徴とする
光ディスクの溝信号振幅評価装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクの案内溝に
よる溝信号の特性を評価する溝信号特性評価装置及びこ
の評価手法を適用した記録再生装置に関するものであ
る。

【０００２】

【背景技術】従来、情報を記録・再生できる光ディスク
には、ラジアル方向の記録密度を上げるためグルーブ
（案内溝）部とランド部があらかじめ形成されている。
この予め形成された案内溝をプリグルーブと呼び、この
プリグルーブによるトラックは、所定のピッチとグルー
ブ幅と所定の深さで、内側から外側に螺旋状に、あるい
は一回転毎の同軸状に形成されている。この１トラック
には、複数のセクタに分割され、各セクタ毎にアドレス
が凹凸ピットの並びとしてセクタの先頭に配置される。
このようなグルーブとアドレスがあらかじめディスクに
形成されていることをプリフォーマットと呼び、例え
ば、マスタリング行程により、Ｎｉスタンパから、紫外
線硬化形樹脂によってキャストアクリル基板（サブスト
レート）に転写されている。

【０００３】このような案内溝を有する光ディスクのト
ラッキング誤差信号やトラッククロス信号等の溝信号特
性評価装置及び評価方法として、例えば、「光ディスク
の測定・評価技術」（日本工業技術センター、1988年3
月発行）に記載されているものがある。この光ディスク
の測定・評価方法によれば、光ディスクにフォーカスサ
ーボのみをかけて、トラックサーボをかけずに光ディス
クを回転させる。そうすると、製造上、光ディスクの取
付け穴に対して、案内溝が偏心している場合があり、光
ディスクを回転した場合、レーザビームが案内溝を横切
るときに生じる溝信号の振幅を測定して、光ディスクの
構造やトラック形状、トラック偏心量等の評価を行うこ
とがよく知られている。

【０００４】この光ディスクの特性評価装置の概略ブロ
ック図を図６に示して、説明する。

【０００５】図において、被測定物として光ディスクを
載置した光ディスクテスター２０に対して、測定項目毎
にパソコン２１からテスター２０に制御信号を送られ、
その結果をパソコン２１が受けて、評価する。その際、
例えばテスター２０で光ディスクのプリフォーマット形
状を測定しようとするとき、発振器２２の発振周波数を
スイープ可変して、ディスク回転軸に振動を加えて、そ
のテスター２０の出力をパソコン２１で受け、その結果
をプリンター２５にプリントし、またはスペクトラムア
ナライザ２４でその周波数分析を行い、且つプロッター
２６にてスペクトルアナライザ２４の結果をプリントア
ウトする。さらに、ディスクテスター２０の所定の部分
の信号波形をオシロスコープ２３で観測することもでき
る。

【０００６】このようなブロックにより、ディスク評価
装置は構成されているので、ディスクの中心軸穴のず
れ、軸穴に対するトラック溝形状、溝深度、ディスクの
真円度、ディスクのたるみや歪み、プリフォーマットの
信頼性等、種々の検査・測定が可能である。

【０００７】ここで、光ディスクの溝形状は、光ディス
クをディスクテスター２０内に装着し、光ディスクにフ
ォーカスサーボのみをかけて、トラッキングサーボをか
けないで光ディスクを回転させる場合、ほとんどの光デ
ィスクは光ディスク取付穴に対して、案内溝が偏心して
いるので、レーザビームのスポットが、光ディスク上の
案内溝トラックを数本から数十本横断する。この状況
を、溝信号とするフォーカスサーボ信号として出力する
と、溝形状が均一な場合は、ほぼ一定の振幅波形となる
が、溝形状が不均一な場合は、横断トラック数が同じで
あっても、その信号振幅はかなり変化してしまう。この
信号振幅の変化が激しいディスクにおいては、プッシュ
プル法によるトラッキングサーボが不安定となってしま
う場合もある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
光ディスクの測定・評価方法によると、光ディスクの製
造上のばらつきや、光ディスクをスピンドルモータへチ
ャッキングする際の誤差などにより、光ディスクの取付
穴の偏心度合いにより、同一の光ディスクを測定する度
に偏心量が変化する。また、この偏心量の変化に伴い、
溝信号の案内溝を横断するトラッキング誤差信号の案内
溝横断周波数も変化し、溝信号の振幅測定の誤差要因と
なる。

【０００９】ここで、溝信号によるトラッキング誤差信
号の案内溝横断周波数が高い場合、フォーカスサーボ系
の回路の周波数特性によっても、例えばローパスフィル
タを通過した後のように高域成分の振幅が低下する。図
４はこの場合のフォーカスサーボ系回路の回路自体の周
波数特性により、溝信号によるトラッキング誤差信号の
振幅が低下したトラッキング誤差信号を示している。

【００１０】また、トラッキング誤差信号の案内溝横断
周波数が、フォーカスサーボ系のサーボゲイン交点より
も低い場合、フォーカス誤差信号にクロストークとなっ
て漏れ込んだ溝信号によってフォーカスサーボが振ら
れ、正確なフォーカシングができなくなり、溝信号自身
も乱れてしまう場合もある。図５はクロストークによっ
て乱れた溝信号のトラッキング誤差信号の信号波形を示
している。

【００１１】例えば、図３はフォーカスサーボ系の光電
変換素子による非点収差法を用いた評価装置において、
光ディスクを３０００rpm で回転させた際、横断トラッ
ク数としてカウントした偏心量を変えながら、光ディス
クの各偏心量毎にトラッキング誤差信号振幅を繰り返し
測定した場合の統計的グラフであるが、レーザビームが
案内溝を横切る本数としてカウントした偏心量が４０本
より少ない場合、すなわち光ディスクを一定回転数で回
転することを条件として、トラッキング誤差信号の案内
溝横断周波数が低い場合、トラッキング誤差信号のフォ
ーカス誤差信号へのクロストークのために、トラッキン
グ誤差信号の振幅の変動率（標準偏差／平均値）が増大
し、振幅の平均値も不安定であることがわかる。また、
偏心量であるトラック横断本数が５０本よりも多い場
合、すなわち案内溝横断周波数が高い場合、フォーカス
サーボ回路のローパスフィルターによる周波数特性によ
り振幅値が低下する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる問題を
解決するために成されたもので、光ピックアップのフォ
ーカス誤差信号を基に、光ディスクにフォーカスをかけ
る手段と、溝信号を得る手段と、光ディスクを回転させ
る機構とを有し、光ディスクを回転させてフォーカスを
かけた後に得られる、レーザビームが案内溝を横切る際
に生じる溝信号の案内溝横断周波数が一定になるように
制御することを特徴とする光ディスクの溝信号振幅評価
装置を提供するものである。

【００１３】また、溝信号の案内溝横断周波数をサーボ
系のゲイン交点よりも高く、サーボ系回路の周波数特性
による溝信号振幅の一定量低下する点よりも低くするこ
とを特徴とする。

【００１４】さらに、光ディスクの回転数を変化させて
溝信号の案内溝横断周波数を一定とすることを特徴とす
る。

【００１５】加えて、光ピックアップを案内溝横断方向
に前後させることにより溝信号の横断周波数を一定にす
ることを特徴とするものである。

【００１６】またさらに、本発明による光ディスクの記
録再生装置は、光ディスクを回転させてフォーカスをか
けた後に得られる、レーザビームが案内溝を横切る際に
生じる溝信号の案内溝横断周波数が一定になるように制
御することを特徴とする光ディスクの記録再生装置。

【００１７】

【作用】故に、この発明の構成は、案内溝を有する光デ
ィスクの評価装置であって、光ピックアップのフォーカ
ス誤差信号を基に、光ディスクにフォーカスをかける手
段と、溝信号を得る手段と、光ディスクを回転させる機
構とを有し、光ディスクを回転させてフォーカスをかけ
た後に得られる、レーザビームが案内溝を横切る際に生
じる溝信号の案内溝横断周波数が一定になるように制御
するという動作を維持するように作用するものである。

【００１８】また、溝信号の案内溝横断周波数をサーボ
系のゲイン交点よりも高く、サーボ系回路の周波数特性
による溝信号振幅の一定量低下する点よりも低くすると
いう作用を行う。

【００１９】さらに、光ディスクの回転数を変化させて
溝信号の案内溝横断周波数を一定とするという動作を維
持するように作用するものである。

【００２０】くわえて、光ピックアップを案内溝横断方
向に前後させることにより溝信号の横断周波数を一定に
するという動作を維持するように作用する。

【００２１】またさらに、本発明による光ディスクの記
録再生装置が、光ディスクを回転させてフォーカスをか
けた後に得られる、レーザビームが案内溝を横切る際に
生じる溝信号の案内溝横断周波数が一定になるように作
用するものである。

【００２２】

【実施例】

［実施例１］以下、本発明の一実施例について図面を参
照しつつ詳細に説明する。

【００２３】図１は、図６に示すディスクテスター２０
の一内部を示し、本発明の特徴をよく表す光ディスクの
溝信号振幅評価装置の構成を示す概略図面である。同図
において、１は溝信号の振幅評価のための被測定物であ
る光ディスク、２はこの光ディスク１をその中心に設け
た軸穴を回転軸に取り付けて回転させるスピンドルモー
タ、３はレーザビームを光ディスクに照射する対物レン
ズ、４はレーザビームを対物レンズ３の方向へ反射し、
対物レンズ３からのレーザビームを反射する反射ミラ
ー、５はレーザビームを分割するビームスプリッタ、６
はレーザビームの光源であるレーザダイオード等の光源
部である。

【００２４】また、７はフォトダイオードの光電変換器
上にレーザビームを集光させる集光レンズ、８は光ディ
スクによって反射・回折したレーザビームを電気信号に
変換する光電変換器としての光センサーである二分割フ
ォトダイオード、９はこの二分割フォトダイオード８に
よって得られる信号からトラッキング誤差信号を生成す
る差動アンプ、１０は差動アンプ９により得られたトラ
ッキング誤差信号の周波数成分を、周波数に対応した電
圧レベルに変換するＦ／Ｖ変換器、１１はこのＦ／Ｖ変
換器１０によりＦ／Ｖ変換された電圧レベルを基にスピ
ンドルモータ２を制御する制御部である。

【００２５】かかる構成の下で、光ディスクの溝信号振
幅評価装置は、以下の動作を行う。光源としてコヒーレ
ントなレーザビームを生成するレーザダイオードの光源
部６から出射されたレーザビームは、ビームスプリッタ
５にて反射され、反射ミラー４で反射され、対物レンズ
３によって集光されてビームスポットとして光ディスク
１に照射される。

【００２６】そうして、まずフオーカスサーボがかけら
れ、光ディスク１と対物レンズ３との垂直上の間隔がビ
ームスポットが光ディスク上に結ぶ距離に維持される。
そして、トラッキングサーボ系はオフの状態で評価、測
定がなされる。

【００２７】次に、レーザビームスポットは、光ディス
ク１に設けられた同軸中心または螺旋状に刻まれた案内
溝に対して照射され、左右に別れたレーザビームが反射
・回折した反射光は、反射ミラー４、ビームスプリッタ
５及び集光レンズ７を通り、二分割フォトダイオード８
に照射され、その回折光の一次回折光量を検出して、差
動アンプ９によってトラッキング誤差信号に変換され
る。光ディスク１はスピンドルモータ２により同軸状に
回転しているため、対物レンズ３やフォトダイオード８
の位置が一点に固定されている場合、光ディスク１の取
付け穴に対して案内溝が偏心していればその分だけ、レ
ーザービームが案内溝を横切ることとなる。そのため、
光ディスク１４上の横断トラック数である偏心量や、ス
ピンドルモータ２の回転数によって、トラッキング誤差
信号の周波数が変化する。

【００２８】このトラッキング誤差信号は、Ｆ／Ｖ変換
器１０により周波数／電圧変換され、その電圧レベルに
基づいて、制御部１１は、スピンドルモータ２の回転数
を、トラッキング誤差信号の案内溝横断周波数がフォー
カスサーボ系のサーボゲイン交点よりも高く、フォーカ
スサーボ系回路の周波数特性の一定量低下する点よりも
低くなるように制御する。そうして、トラッキング誤差
信号の案内溝横断周波数が高い場合はスピンドルモータ
２の回転数を下げて、案内溝横断周波数が低い場合はス
ピンドルモータ２の回転数を上げることによって、常に
一定の案内溝横断周波数が保たれる動作を行なう。

【００２９】スピンドルモータ２の回転数は、モータ２
への供給電流や供給電圧を変化したり、あるいは供給周
波数や位相を変える等で制御することができ、制御部１
１からの制御信号は、目的の一定の案内溝横断周波数が
一定となるためには、アナログ式でも、デジタル式でも
構わない。

【００３０】また、一般に、サーボ系の周波数に対する
サーボゲインの関係で、図７（ａ）に示す周波数とフォ
ーカスサーボゲインの特性のように、周波数が低い場合
にはサーボゲインが０ｄＢ以上で、周波数が高くなると
ゲインが０ｄＢ以下となるようなサーボゲインが下がる
曲線を描くが、フォーカスサーボ系のサーボゲイン交点
とは、サーボゲインが０ｄＢとなる周波数を意味するも
のである。

【００３１】そうして、図７（ｂ）に示すように、フォ
ーカスサーボゲインが０ｄＢのゲイン交点である周波数
以上で、且つサーボ系回路の周波数特性におけるトラッ
キング誤差信号振幅の下がり始める前の周波数領域内Ｓ
の範囲に制御しようとするものである。

【００３２】上述のように、上記の案内溝横断周波数を
一定に制御することによって、クロストークやサーボ系
回路の周波数特性による振幅低下の影響はなくなり、変
動の少ない一定振幅のトラッキング誤差信号が得られ
る。

【００３３】また、フォーカスサーボ系回路の周波数特
性による溝信号振幅が一定量低下する点は、測定に要求
される振幅精度によって決まる。例えば、１０％のトラ
ッキング誤差信号の振幅の精度が要求される場合、通常
一桁マージンを見込むとすると、トラッキング誤差信号
振幅の低下率が約０．１ｄＢ以下の周波数（図７（ｂ）
のｔ）に設定する必要がある。

【００３４】本実施例では、トラッキング誤差信号の測
定について説明したが、二分割フォトダイオード８の信
号を足し合わせた和信号（トラッククロス信号）の測定
についても同様なことが可能である。

【００３５】＜実施例２＞次に、実施例２について説明
する。

【００３６】図２は、本発明の特徴を表す第２の実施例
に係わる光ディスク１のトラッキング誤差信号振幅評価
装置の構成図である。図１の評価装置と同一部分は同一
符号を付し、説明を省略する。特に異なる部分は、対物
レンズ３を駆動するトラッキングアクチュエータ１５を
付加し、Ｆ／Ｖ変換器１０の代わりにＡ／Ｄ変換器１
２、メモリ部１３、演算部１４を設けたこと、および制
御部１１はスピンドルモータ２ではなく、トラッキング
アクチュエータ１５を制御することが異なっている。
本実施例においては、スピンドルモータ２は一定のスピ
ードで回転させ、トラッキングアクチュエータ１５を案
内溝の横断方向に前後させることによって、レーザビー
ムが横切った案内溝分のトラッキング誤差信号を得る。
実施例１と同様に、差動アンプ９により、抽出されたト
ラッキング誤差信号は、Ａ／Ｄ変換器１２によりトラッ
キング誤差信号のアナログ信号をデジタル信号に変換
し、そのデジタル値をクロック信号毎にメモリ部１３に
記憶される。

【００３７】演算部１４は、メモリ部１３に記憶された
データ情報を基に、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）手法
や、波形を追従してゼロクロス点を検出してゼロクロス
点の到来毎にそのゼロクロスする数をカウントする等に
より、例えば光ディスクが一回転する毎に何回案内溝を
横断するのかを検出して、案内溝横断周波数を算出する
ことができる。制御部１１は、算出した案内溝横断周波
数に基づいて、トラッキングアクチュエータ１５を光デ
ィスク上の面と平行して光ディスクのトラックを横断す
る方向に変位させることができ、その結果、トラックの
案内溝の横断トラック数を増減できるように、アクチュ
エータ１５を光ディスクの一回転内で変位させる変位量
や、トラッキング誤差信号の位相や、対物レンズ３のト
ラック横断方向のスピードを制御することができる。

【００３８】これにより、トラッキング誤差信号の案内
溝横断周波数が高い場合は、光ディスクの中心軸穴のば
らつきや、光ディスクの装着時のチャッキングによる偏
心を相殺する位相でアクチュエータ１５を移動させて、
案内溝横断周波数が低くなるように制御する。これは、
横断案内溝の数を一定数にできるように、対物レンズ３
の位置、光電変換部８、Ａ／Ｄ変換部１２、メモリ部１
３、制御部１１、トラッキングアクチュエータ１５等の
サーボループ系において、フィードバック的にアクチュ
エータ１５の変位量を制御する。一方、案内溝横断周波
数が低い場合は、光ディスク、チャッキングによる偏心
と同一の位相に、対物レンズによる照射方向を移動さ
せ、案内溝横断周波数が高くなるように制御し、また、
トラック横断数である案内溝の数を前記同様に変位量で
制御することによって、常に一定の案内溝横断周波数を
保つことができる。

【００３９】上記実施例において、光ディスクについて
説明したが、この光ディスクには、読出し専用形のコン
パクトディスクやレーザディスクばかりでなく、書込み
可能形の追記形や消去／再書込み形をも含むことは勿論
である。また、光ディスクに限らず、光カードであって
も、その光カードの書き込み・読み出しトラック数をカ
ウントして、その横断トラック数をカウントして、規定
通りの光カードのトラック配置であるか否かを評価でき
るので、本発明の応用範囲として、光カードをも含める
ことができる。

【００４０】上記実施例においては、溝信号の振幅評価
装置について説明したが、通常の光ディスク記録再生装
置であっても、たとえ光ディスクの中心取り付け穴が変
形して溝信号の振幅が低下したとしても、実施例１の場
合のように、スピンドルモータ２の回転スピードを制御
することで、案内溝横断周波数を一定にできるので、フ
ォーカスサーボやトラッキングサーボも所定のサーボが
得られ、正規の情報を記録または再生を可能とするもの
である。また同様に、実施例２の場合であっても、トラ
ッキング誤差信号の案内溝横断周波数を一定の値に制御
できるので、上記作用によって、正確な記録・再生信号
を記録または再生できるものである。

【００４１】さらに、本発明による溝信号評価によれ
ば、常に一定の案内溝横断周波数を得ることができるの
で、この評価手段による結果、光ディスクの中には、一
定の案内横断周波数の領域に入らない光ディスクが生成
される場合があり、その場合、事前にその光ディスクを
除外する上で、光ディスクの装着後すぐにも本評価手法
を適用すれば、正規の光ディスクであるか否かの判断も
用意になる。

【００４２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る光ディスクの溝信号振幅評価装置は、溝信号により案
内溝横断周波数、すなわち偏心量を検出し、溝信号を発
生させている手段を制御することによって、光ディスク
の製造上の偏心量によらず、常に一定の案内溝横断周波
数の溝信号が得られる。また、サーボ系の影響を受けに
くい案内溝横断周波数に制御することによって、クロス
トークや振幅低下の少ない高品位な溝信号が得られるの
で、高精度の測定ができる。

【００４３】また、上記測定方法によれば、光ディスク
の製造段階でのばらつきや誤差があったとしても、光デ
ィスクへの現実の記録・再生の段階で、上記案内溝横断
周波数をトラッキング誤差信号の結果から一定にできる
ので、実使用後の耐久性的な面から、光ディスクの中心
軸穴が少々変形したとしても、正規にトラッキングサー
ボをかけることができる。即ち、実使用状態での使用耐
久性が向上することとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示した装置の構成を表した
概略図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示した装置の構成を表
した概略図である。

【図３】光ディスクの偏心量を変えた場合に、各偏心毎
にトラッキング誤差信号の振幅を繰り返し測定した場合
のグラフ図である。このグラフ図で、平均値は各偏心時
における測定値の平均であり、変動率は各偏心時におけ
る測定値の標準偏差を平均値で除算したものである。

【図４】従来の光ディスクの溝信号振幅評価装置のサー
ボ系回路の周波数特性によって振幅の低下したトラッキ
ング誤差信号の波形図である。

【図５】従来の光ディスクの溝信号振幅評価装置のクロ
ストークによって振幅の乱れたトラッキング誤差信号の
波形図である。

【図６】従来の光ディスクの評価システム構成図であ
る。

【図７】本発明に係る、周波数に対するフォーカスサー
ボゲイン特性（ａ）と、周波数に対するトラッキング誤
差信号振幅特性（ｂ）を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 光ディスク ２ スピンドルモータ ３ 対物レンズ ４ 反射ミラー ５ ビームスプリッター ６ レーザダイオード ７ 集光レンズ ８ 二分割フォトダイオード ９ 差動アンプ １０ Ｆ／Ｖ変換器 １１ 制御部 １２ Ａ／Ｄ変換器 １３ メモリ部 １４ 演算部 １５ トラッキングアクチュエータ ２０ ディスクテスター ２１ パソコン ２５ プリンター

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 案内溝を有する光ディスクの評価装置で
   あって、光ピックアップのフォーカス誤差信号を基に、
   光ディスクにフォーカスをかける手段と、溝信号を得る
   手段と、光ディスクを回転させる機構とを有し、光ディ
   スクを回転させてフォーカスをかけた後に得られる、レ
   ーザビームが案内溝を横切る際に生じる溝信号の案内溝
   横断周波数が一定になるように制御することを特徴とす
   る光ディスクの溝信号振幅評価装置。
2. 【請求項２】 前記溝信号の案内溝横断周波数を、サー
   ボ系のゲイン交点よりも高く、前記サーボ系回路の周波
   数特性による前記溝信号振幅の一定量低下する点よりも
   低くすることを特徴とする請求項１記載の光ディスクの
   溝信号振幅評価装置。
3. 【請求項３】 前記光ディスクの回転数を変化させて溝
   信号の案内溝横断周波数を一定とすることを特徴とする
   請求項１記載の光ディスクの溝信号振幅評価装置。
4. 【請求項４】 前記光ピックアップを案内溝横断方向に
   前後させることにより溝信号の横断周波数を一定にする
   ことを特徴とする請求項１記載の光ディスクの溝信号振
   幅評価装置。
5. 【請求項５】 案内溝を有する光ディスクの記録再生装
   置であって、光ピックアップのフォーカス誤差信号を基
   に、光ディスクにフォーカスをかける手段と、溝信号を
   得る手段と、光ディスクを回転させる機構とを有し、光
   ディスクを回転させてフォーカスをかけた後に得られ
   る、レーザビームが案内溝を横切る際に生じる溝信号の
   案内溝横断周波数が一定になるように制御することを特
   徴とする光ディスクの記録再生装置。