JPH11175940A

JPH11175940A - 磁気記録装置

Info

Publication number: JPH11175940A
Application number: JP34112697A
Authority: JP
Inventors: Mutsuto Kaitou; 睦人海稲; Hiroaki Kojima; 弘明児島
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-12-11
Filing date: 1997-12-11
Publication date: 1999-07-02
Anticipated expiration: 2017-12-11
Also published as: JP3362652B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高精度のトラッキング誤差信号を安定して検
出することのできる磁気記録装置を提供する。【解決手段】光源１から出射されたビーム７０を受け
て３つのビームを生成する直交する回折領域１６Ａとさ
らに３つのビームを生成する回折領域１６Ｂをもつ回折
素子１６により生成された合計９つのビームを磁気記憶
媒体４の上に集光し、その磁気記憶媒体４で反射、回折
した９つのビームを、受光量に応じた電気信号を出力す
る光検出器１５に照射して、その光検出器１５から出力
される電気信号を処理してトラッキング誤差信号を得
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高精度のトラッキ
ング誤差信号を安定して検出し、固定磁気ディスクまた
はフロッピーディスクなどの磁気記憶媒体上に記憶され
る情報を、正確に記録、再生または消去することのでき
る磁気記録装置（ＩＰＣＧ１１Ｂ１１／１０）に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気記憶媒体上に情報を記録する
磁気ディスクシステムにおいては、トラックピッチが２
００μｍ程度と光記憶媒体上の１．６μｍ程度に比較し
て非常に広く、ステッピングモータ等を用いて機械的に
大まかなトラック位置決めが行われていた。しかし、近
年、高容量化を実現するために、数μｍ〜数１０μｍの
トラックピッチが望まれており、この場合には従来より
も正確なトラッキング制御が必要となる。

【０００３】図４に、光を用いてトラッキング誤差信号
の検出を行う従来の磁気記録装置の一例を示す。図４に
示すように、従来の磁気記録装置は、直線偏光の発散ビ
ーム（以下「ビーム」という。）７０を出射する半導体
レーザー光源（以下「光源」という。）１と、光源１か
ら出射されたビーム７０を受けて複数のビームに分岐す
る回折素子１６と、回折素子１６を透過したビーム７０
を受けて磁気記憶媒体４の上に集光する対物レンズ１７
と、その対物レンズ１７を支持する焦点位置を磁気記憶
媒体４上に正確に定めるためＺ方向に調整可能な支持体
２１と、磁気記憶媒体４で反射、回折し、再び対物レン
ズ１７を透過して、回折素子１６で分岐されたビーム７
０を受け、受光量に応じた電気信号を出力する光検出器
１５と、光検出器１５から出力される電気信号を処理し
てトラッキング誤差信号を出力する信号処理部６１と、
信号処理部６１から出力されるトラッキング誤差信号を
受けて、トラッキング誤差信号検出光学系および情報の
記録、再生を行う磁気ヘッド１４を含み対物レンズ１７
を透過したビーム７０を磁気記憶媒体４上に適切なスポ
ットサイズに絞るための開口２が形成された基台１３と
磁気記憶媒体４との相対的な位置を調整する駆動部９１
とにより構成されている。

【０００４】回折素子１６には、光源１に近い側の面に
領域１６Ａが形成され、その反対側の面に領域１６Ｂが
形成されている。そして、光源１から出射された直線偏
光の発散ビームは、回折素子１６の領域１６Ａに入射し
て０次回折光および±１次回折光の３つのビームに分岐
され、この領域１６Ａで生成された３つのビームは、そ
れぞれ領域１６Ｂでさらに０次回折光±１次回折光など
と複数のビームに分岐される。光源１から対物レンズ１
７に至る光路においては、領域１６Ｂで生成される回折
光のうち前記３つのビームのそれぞれの０次回折光のみ
が対物レンズ１７の開口に入射するように、領域１６Ｂ
の格子ピッチが設計されている。また、磁気記憶媒体４
で反射、回折して、回折素子１６の領域１６Ｂに入射し
た３つのビーム７０は、複数の回折光に分岐され、この
うち±１次回折光７１、７２のみが光検出器１５によっ
て受光される。

【０００５】図５に、従来の磁気記録装置における磁気
記憶媒体と集光されたビームとの関係を示す。図５に示
すように、磁気記憶媒体４には、等間隔に隣接するトラ
ック（磁気ヘッド１４によって情報を記録または再生す
る領域）の中間に案内溝が形成されており、案内溝とそ
れ以外の部分の反射率の差により、トラッキング誤差信
号を光学的に検出することができるようにされている。
図５中、Ｔn-1、Ｔｎ、Ｔn+1・・・はトラックであり、
Ｇn-1、Ｇｎ、Ｇn+1・・・は案内溝である。トラックピ
ッチｐｔは、例えば２０μｍに、案内溝の幅は２μｍに
それぞれ設定されている。

【０００６】ビーム７０のうち、７０Ａは回折素子１６
の領域１６Ａで生成された０次回折光にもとづいて領域
１６Ｂで生成された０次回折光、７０Ｂ、７０Ｃは回折
素子１６の領域１６Ａで生成された±１次回折光にもと
づいて領域１６Ｂで、生成された０次回折光である。こ
の３つのビーム７０Ａ〜７０Ｃは、磁気記憶媒体４の上
の案内溝Ｇｎに対して隣接する案内溝Ｇｎ間のピッチを
ｐｔとするとき、各々ｐｔ／４の間隔となるように配置
される。

【０００７】図６（ａ）、（ｂ）に、従来の磁気記録装
置における回折素子の格子パターンを示し、図６（ｃ）
に、従来の磁気記録装置における光検出器とビームとの
関係を示す。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、回折素
子１６の領域１６Ａ、１６Ｂに形成された格子パターン
は、それぞれ等ピッチのパターンであり、領域１６Ａの
格子パターンと領域１６Ｂの格子パターンとは直交して
いる。図６（ｃ）に示すように、光検出器１５によって
受光される±１次回折光７１、７２は、それぞれ３つの
ビーム７１Ａ〜７１Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃからなってい
る。光検出器１５は、６つの受光部１５Ａ〜１５Ｆを有
しており、ビーム７１Ａは受光部１５Ｂで、ビーム７１
Ｂは受光部１５Ａで、ビーム７１Ｃは受光部１５Ｃで、
ビーム７２Ａは受光部１５Ｅで、ビーム７２Ｂは受光部
１５Ｄで、ビーム７２Ｃは受光部１５Ｆでそれぞれ受光
される。

【０００８】図６（ｃ）に示すように、光源１は、シリ
コン基板をエッチングした光検出器１５の上に配置され
ている。また、シリコン基板上にはミラー１５０が形成
されており、光源１から出射されたビーム７０がミラー
１５０で反射され、光検出器１５の受光部１５Ａ〜１５
Ｆが形成されたＸ−Ｙ平面に対して垂直なＺ軸方向に出
射するようにされている。

【０００９】図７に、従来の磁気記録装置における信号
処理部の回路構成を示す。図７に示すように、光検出器
１５の受光部１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ（または１５Ｄ、
１５Ｅ、１５Ｆ）は、それぞれＩ−Ｖ変換部３５５、３
５４、３５３に接続されている。これにより、光検出器
１５の受光部１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ（または１５Ｄ、
１５Ｅ、１５Ｆ）から出力される電気信号は、それぞれ
Ｉ−Ｖ変換部３５５、３５４、３５３で電圧信号に変換
される。Ｉ−Ｖ変換部３５５、３５４、３５３から出力
される電圧信号ｖ5（またはｖ6、ｖ7）はビーム７０が
磁気記憶媒体４の案内溝（たとえば、Ｇn）の中心から
変位ｘを有するとき、それぞれ近似的に下記（数１）〜
（数３）によって表記されるような波形となる。

【００１０】

【数１】

【００１１】

【数２】

【００１２】

【数３】

【００１３】上記（数１）〜（数３）において、Ａ1〜
Ａ3は振幅、Ｂ1〜Ｂ3は直流成分である。Ｉ−Ｖ変換部
３５３、３５４は、それぞれ可変利得増幅部４７６、４
７７を介して作動演算部３７４に接続されている。これ
により、Ｉ−Ｖ変換部３５３、３５４から出力される電
圧信号ｖ5、ｖ6は、それぞれ可変利得増幅部４７６、４
７７で所望の振幅に調整された後、作動演算部３７４で
作動演算され、電圧信号ｖ8として出力される。また、
Ｉ−Ｖ変換部３５４、３５５から出力される電圧信号ｖ
5、ｖ7は、それぞれ可変利得増幅部４７８、４７９で所
望の振幅に調整された後、作動演算部３７５で作動演算
され、電圧信号ｖ9として出力される。

【００１４】作動演算部３７４、３７５から出力される
電圧信号ｖ8、ｖ9は、それぞれ下記（数４）、（数５）
によって表記されるような、位相がπ／２だけ異なる正
弦波となる。

【００１５】

【数４】

【００１６】

【数５】

【００１７】上記（数４）、（数５）において、Ａ4は
振幅である。作動演算部３７４、３７５は、それぞれ可
変利得増幅部４７４、４７５を介して作動演算部４３３
に接続されている。これにより、作動演算部３７４、３
７５から出力される電圧信号ｖ8、ｖ9は、それぞれ可変
利得増幅部４７４、４７５で所望の振幅に調整された
後、演算部４３３で加算され、電圧信号ｖ10として出力
される。電圧信号ｖ10は、下記（数６）で表記されるよ
うな波形となり、トラッキング誤差信号として出力端子
４０３から出力される。

【００１８】

【数６】

【００１９】上記（数６）において、Ｋ3、Ｋ4は、それ
ぞれ可変利得増幅部４７４、４７５の利得、Φ1は−π
／４である。トラッキング誤差信号ｖ10は、利得Ｋ3、
Ｋ4を適当に選択することにより、任意の位相および振
幅を有する信号となる。

【００２０】次に、上記のように構成された磁気記録装
置におけるトラッキング動作について説明する。

【００２１】図４に示すように、光源１から出射された
直線偏光の発散ビーム７０は回折素子１６の領域１６Ａ
に入射して０次回折光および±１次回折光の３つのビー
ムに分岐される。領域１６Ａで生成された３つのビーム
は、領域１６Ｂでさらに複数のビームに分岐されるが、
領域１６Ｂで生成される回折光のうち０次回折光のみが
対物レンズ１７の開口に入射する。この３つの回折光７
０Ａ〜７０Ｃは、対物レンズ１７によって磁気記憶媒体
４の上に集光される（図５）。磁気記憶媒体４で反射、
回折したビーム７０Ａ〜７０Ｃは、再び対物レンズ１７
を透過して、回折素子１６の領域１６Ｂに入射し、複数
の回折光に分岐される。そして、分岐された回折光のう
ち±１次回折光７１Ａ〜７１Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃのみが
光検出器１５の受光部１５Ａ〜１５Ｆによって受光され
る（図６（ｃ））。光検出器１５の受光部１５Ａ〜１５
Ｆは、それぞれのビームの受光量に応じた電気信号を信
号処理部６１（図７）に出力する。この電気信号は信号
処理部６１で処理され、トラッキング誤差信号として駆
動部９１に出力される。トラッキング誤差信号を受けた
駆動部９１は、光学系及び磁気ヘッド１４を含む基台１
３と磁気記憶媒体４との相対的な位置を調整する。これ
により、所望のトラックにトラッキングがなされる。

【００２２】このトラッキング誤差信号の検出方法は３
ビーム法として公知のものである。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
構成された従来の磁気記録装置では、光検出器１５の受
光部１５Ａ（または１５Ｂ、１５Ｃ）から出力されるの
は磁気記憶媒体４に集光された１個のビーム７０Ａ（ま
たは７０Ｂ、７０Ｃ）のみによる検出信号であるため信
号出力が小さく、また磁気記憶媒体４の反射率ばらつき
やあるいは案内溝Ｇn-1、Ｇｎ、Ｇn+1・・・の形状欠陥
に起因する光学雑音の影響により信号対雑音比が低下し
てトラッキング動作が不安定になるという問題点があっ
た。

【００２４】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するため、信号対雑音比の高いトラッキング信号を検
出することのできる磁気記録装置を提供することを目的
とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る磁気記録装置の構成は、等間隔な案内
溝を有するディスク状情報記録媒体と、光源から出射さ
れたビームを受けて３つのビームを生成する第一の回折
素子と、その３つのビームからそれぞれ更に３つのビー
ムを生成する第二の回折素子と、それらのビームを微小
スポットとして前記情報記録媒体に集光する集光光学系
と、その情報記録媒体から反射、回折し、再び前記集光
光学系を通過したそれぞれのビームをそれぞれ受光して
それぞれの受光強度に応じた出力を発生する光検出器
と、それらの光検出器の出力よりトラッキング誤差信号
を作成する信号処理手段と、そのトラッキング誤差信号
に応じて前記集光光学系と案内溝との相対的位置を変化
せしめる駆動装置とを有し、前記第二の回折素子により
それぞれ３つのビームに生成され、前記情報記録媒体に
集光された各ビームの間隔は、前記案内溝の間隔の整数
倍になるように設定されていることを特徴とする磁気記
録装置であって、前記情報記憶媒体上に前記第１の回折
素子で生成された３つのビームがさらに前記第２の回折
素子を通過することによって生成される合計９つのビー
ムを、前記集光光学系の倍率調整を行なうことによって
前記第２の回折素子で生成される３つのビームを前記情
報記憶媒体上の周期的な物理変化と同位相となる位置に
集光させることにより、光検出器のひとつの受光部で３
つのビームを検出するため光量が増加し、また情報記憶
媒体上の反射率ばらつきや案内溝の形状欠陥が原因で発
生する光学雑音の影響が低下するため信号対雑音比の良
好なトラッキング誤差信号が検出可能となる。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態におけ
る磁気記録装置の実施の形態を示す構成図であり、図２
は本発明に係る磁気記録装置における磁気記憶媒体と集
光されたビームとの関係を示す図である。また、図３は
本発明に係る磁気記録装置における光検出器とビームと
の関係を示す図である。図１および図２および図３に示
すように、基本的な構成は、上記従来の実施例の図４お
よび図５および図６に示した構成と同様であり、同一部
分には同一符号を付し、その説明は省略する。上記従来
の実施例と異なる点は、以下の点である。すなわち、上
記従来例においては、領域１６Ｂで生成される回折光の
うち０次回折光のみが対物レンズ１７に入射するように
領域１６Ｂの格子ピッチが設計されていたが、本発明の
実施の形態においては領域１６Ｂで生成される回折光の
０次回折光７０に加え±１次回折光７３、７４も対物レ
ンズ１７に入射するように領域１６Ｂの格子ピッチが設
計されている。これにより図２に示すように、磁気記憶
媒体４上にはビーム７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、と７３
Ａ、７３Ｂ、７３Ｃおよび７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃの合
計９つのビームが集光されている。これらのビームのう
ち７０Ａは回折素子１６の領域１６Ａで生成された０次
回折光からさらに領域１６Ｂで生成された０次回折光、
７０Ｂ、７０Ｃは領域１６Ａで生成された±１次回折光
からさらに領域１６Ｂで生成された０次回折光、７３
Ａ、７４Ａは回折素子１６の領域１６Ａで生成された０
次回折光からさらに領域１６Ｂで生成された±１次回折
光、７３Ｂ、７４Ｂ、は領域１６Ａで生成された＋１次
回折光からさらに領域１６Ｂで生成された±１次回折
光、７３Ｃ、７４Ｃは領域１６Ｂで生成された−１次回
折光からさらに領域１６Ｂで生成された±１次回折光で
ある。ビーム７０と７３およびビーム７０と７４の間隔
は等しく、これらは後述する方法により案内溝間隔ｐｔ
の整数倍となる間隔に配置される。図１に示すように、
磁気記憶媒体４で反射、回折し再び同じ集光光学系を透
過して回折素子１６の領域１６Ｂに入射したビーム７
０、７３、７４は、複数の回折光に分岐され、このうち
ビーム７０の±１次回折光７１、７２は従来例と同じく
光検出器１５によって受光される。これに加え本発明の
実施の形態ではビーム７３、７４の０次回折光７５、７
６もビーム７１、７２と同一光路をたどって光検出器１
５によって受光される。図３に示すようにビーム７５
Ａ、７５Ｂ、７５Ｃはそれぞれビーム７１Ａ、７１Ｂ、
７１Ｃと重なって受光部１５Ｂ、１５Ａ、１５Ｃに、ま
たビーム７６Ａ、７６Ｂ、７６Ｃはそれぞれビーム７２
Ａ、７２Ｂ、７２Ｃと重なって受光部１５Ｅ、１５Ｄ、
１５Ｆに受光される。

【００２７】次にビーム７０、７３、７４を案内溝に対
して同位相とするための実施の形態を説明する。図１
（ｂ）に示すように情報の記録、再生を行なう磁気ヘッ
ド１４を含む基台１３には光検出器１５と回折素子１６
が取り付けられた支持体２２がＺ方向に調整可能に取り
付けられている。また支持体２２には対物レンズ１７を
取り付けた支持体２１がＺ方向に調整可能に取り付けら
れている。支持体２１および支持体２２はまずビーム７
０が磁気記憶媒体４に概略合焦点となるよう仮取付けす
る。次にビーム７０とビーム７３（あるいは７４）の間
隔はこの集光光学系の倍率によって定まるので、ビーム
間隔が案内溝間隔ｐｔと等しくなる、すなわちビーム７
０、７３、７４が案内溝に対して同位相になるように対
物レンズ１７を取り付けた支持体２１をＺ方向に位置調
整して倍率を調整する。最後に支持体２１を位置調整し
た結果、焦点位置が磁気記憶媒体４からずれた場合は合
焦点となるよう支持体２２をＺ方向に位置調整する。

【００２８】以上のような構成とすることによりビーム
７０、７３、７４は案内溝に対して同位相となる。これ
によってビーム７０に加えビーム７３、７４が磁気記憶
媒体４で反射、回折したビームを光検出部で加算して信
号出力されるため、従来ビーム７０のみによって得られ
ていた光検出器の信号出力に比べ信号強度がビーム７３
と７４が加わった分増加するため電気的な雑音に対する
信号対雑音比が向上する上、複数のビームで検出を行な
うことによって磁気記憶媒体４の反射率ばらつきや案内
溝の形状欠陥による光学的な雑音を平均化して低減させ
る効果があるため、従来の実施例に比べ光学的雑音に対
する信号対雑音比が向上したトラッキング誤差信号を得
ることが可能となる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気記録
装置によれば、情報記憶媒体上に第１の回折素子で生成
された３つのビームがさらに第２の回折素子を通過する
ことによって生成される合計９つのビームを、前記集光
光学系の倍率調整を行なうことによって第２の回折素子
で生成される３つのビームを情報記憶媒体上の周期的な
物理変化と同位相となる位置に集光させることにより、
従来の３つのビームによる検出方法に比べ信号雑音比の
より良好なトラッキング誤差信号を検出することが可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の実施の形態における磁気記録装
置の構成要部を模式的に示す図図（ｂ）同磁気記録装置の要部を示す側面図

【図２】同磁気記録装置における磁気記憶媒体と集光さ
れるビームとの関係を示す平面図

【図３】同磁気記録装置における光検出器とビームとの
関係を示す平面図

【図４】（ａ）従来の磁気記録装置の要部を模式的に示
す図（ｂ）同磁気記録装置の要部を示す側面図

【図５】同磁気記録装置の磁気記憶媒体と集光されるビ
ームとの関係を示す平面図

【図６】（ａ）同磁気記録装置に使用される回折素子の
格子パターンを示す平面図（ｂ）同磁気記録装置に使用されるもう１つの回折素子
の格子パターンを示す平面図（ｃ）同磁気記録装置における光検出器とビームとの関
係を示す平面図

【図７】同磁気記録装置に使用される信号処理部を示す
電気的回路図

【符号の説明】

１半導体レーザー光源２開口４磁気記憶媒体１３基台１４磁気ヘッド１５光検出器１５Ａ〜Ｆ受光部１６回折素子１６Ａ領域１６Ｂ領域１７対物レンズ２１支持体２２支持体６１信号処理部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】等間隔な案内溝を有するディスク状情報記
録媒体と、光源から出射されたビームを受けて３つのビ
ームを生成する第一の回折素子と、その３つのビームか
らそれぞれ更に３つのビームを生成する第二の回折素子
と、それらのビームを微小スポットとして前記情報記録
媒体に集光する集光光学系と、その情報記録媒体から反
射、回折し、再び前記集光光学系を通過したそれぞれの
ビームをそれぞれ受光してそれぞれの受光強度に応じた
出力を発生する光検出器と、それらの光検出器の出力よ
りトラッキング誤差信号を作成する信号処理手段と、そ
のトラッキング誤差信号に応じて前記集光光学系と案内
溝との相対的位置を変化せしめる駆動装置とを有し、前
記第二の回折素子によりそれぞれ３つのビームに生成さ
れ、前記情報記録媒体に集光された各ビームの間隔は、
前記案内溝の間隔の整数倍になるように設定されている
ことを特徴とする磁気記録装置。