JPS62180529A - 一定線速度方式の光デイスクフアイル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光ディスク装置に係り、特にユーザが記録可能
な追記型光ディスクファイルおよび消去可能型光ディス
クファイルなどに関するものである。

〔従来の技術〕

ユーザ記録可能な光ディスクファイルは新しい大容量フ
ァイルとして、種々のものが知られている。その−例は
、たとえば日経エレクトロニクス、１９８３年１１月２
１日号のｐ　Ｐ、１８９〜２１３などの文献に述べられ
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

光ディスクファイルへの今後の要求課題として、より一
層の高密度化（大容量化）、小型化および低価格化があ
る０本発明は記録容量を従来の約２倍に上げるとともに
、小型化、低価格化も同時に達成しうる新しい光ディろ
クツアイル装置を提供するものである。

従来、光ディスクファイルでは一般にディスクの回転速
度は常に一定であり、この方式は一定角速度（Ｃｏｎｓ
ｔａｎｔ　Ａｎｇｕｌａｒ　Ｖｅｌｏｃｉｔｙ　：　Ｃ
Ａ　Ｖ）方式と呼ばれている。ＣＡＶ方式では、１トラ
ツク当たりのデータ容量はディスクの内周と外周で等し
く、読み出し時に最内周で分解できるデータ線密度で決
定される。したがって、外周部ではデータ線密度が低下
し、余裕を生じていることになる。

ＣＡＶ方式で記憶容量を上げるためには、最内周でのデ
ータ線密度を上げることが必要であり、このために、デ
ータの再生方式を現在のピット位置検出方式（ピーク検
出方式）からピットエツジ検出方式に変えるなど、記録
方式や変調方式を工夫する方法が検討されている。この
ような方法も高密度化へのアプローチとして有効な、方
法であるが実現にはデータビットの書きこみおよび読み
だしにより、精度の高い制御が必要となる。

一方、これに対して一定線速度（ＣｏｎｓｔａｎｔＬｉ
ｎｅａｒ　Ｖｅｌｏｃｉｔｙ　；　ＣＬ　Ｖ）方式があ
る。ＣＬＶ方式は、一定時間に光スポットがトレースす
る空間的な距離を一定に保つことによって、データ線密
度を一定とする方式である。したがって、ディスクの回
転速度は、光スポットがディスク内周にあるときには速
く、外周にいくにしたがって遅くなり、光スポットの読
みとるディスクの半径方向位置によって連続的に変化す
る。ＣＬＶ方式は、読み出し専用であるＣＤ　（Ｃｏｍ
＋ｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ）システムで採用されており、Ｃ
ＡＶ方式に比べて記憶容量を約２倍に上げることができ
る。ＣＬＶ方式による光ディスクファイルは、容量以外
の面でも大きなメリットがある。第１に、線速度が常に
一定であるため、データビット記録時の記録光パワーが
内周でも外周でも一定の出力で同じ大きさのピットが形
成されるため、記録時の光源の細かな制御が不要である
。第２に、記録されたデータビットを読み取る際も、等
しい時間長に対するピット長は内外周で等しいため、常
に光学的な変調度が一定となる。このためデータの読み
たしが簡単でかつ誤りが少なくなる。

ＣＬＶ方式の光ディスクファイルは以上のようなメリッ
トを有するが、従来は主として以下のような理由で使用
されなかった。第１の理由は、光スポットの半径方向の
位置でディスクの回転速度を変化させる必要があるので
、例えば内周から外周にアクセスする場合など、ディス
クモータの回転速度を変化させるのに時間を要し、あま
り高速な、アクセスには向かないことである。第２の理
由としでは、ディスクモータの回転速度を常に線速度一
定に制御するために、トラッキングにいくつかのマイナ
ス要因を生じる点である。すなわち。

線速度を一定に制御するためには、トラック上に等距離
間隔で特定のマークを予め配置しておき、再生時には、
そのマークの出現周波数と装置内部の基準クロックの周
波数と位相が一定となるように制御する必要があるが、
このマークの数、すなわち出現周波数は高いほど回転精
度が上がり１例えばコンパクトディスクでは、この周波
数は７．３ｋＨｚ　程度であり、直径６０−の位置では
トラック−周に約１１００個程度のマークが存在してい
ることになる。

従来、光ディスクファイルではトラックには予め案内溝
が設けられており、この案内溝をガイドとしてプッシュ
プル（Ｐｕｓｈ−ｐｕｌｌ）方式というトラッキングエ
ラー検出方式により、連続的にトラッキングを行う方式
が一般的となっている。

この方式において上記の様な回転制御用のマークを一周
当り１．０００個も設けることは、マークの部分からは
トラッキング信号を得ることができないので、トラッキ
ング特性の低下を生じやすいという問題点があった。

このように光ディスクファイルをＣＬＶ方式で行う場合
には、容量の増大をはじめとしていくつかの大きなメリ
ットがあるが、その反面、アクセス時間とトラッキング
性能についての問題があった。このうち、アクセス時間
については、他のメリットを考え合わせればＣＤプレー
ヤ程度のアクセス時間でも使用可能な用途に使用するこ
とにより問題なくなる。しかし、一方、トラッキング性
能の低下という点については、システムの信頼性低下に
つながるため、実現上の大きな問題となっていた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明では上記問題点を解決するため、トラッキング方
法を従来一般的であった。案内溝方式による連続制御方
式から、サンプリング制御方式にすることにより、ＣＬ
Ｖ光ディスクファイルのメリットを全面的に生かすとと
もに、回転制御およびトラッキング性能の向上が達成で
きる。

〔作用〕

サンプリング制御によるトラッキングでは、トラックを
トラッキング領域とデータ領域が交互にくりかえされて
構成される。ここで、１つのトラッキング領域とそれに
つづくデータ領域からなる単位をブロックと呼ぶ、トラ
ッキング信号は、トラッキング領域からサンプリング的
に得て、データ領域ではホールドする。トラッキング制
御を安定に行うためには、トラッキング領域の出現周波
数は一般に１０　ｋ　Ｈｚ以上必要である。

本発明では、ＣＬＶ方式で、このサンプリング制御を行
い、トラッキング領域とモータ制御のためのマークの領
域を兼用させるものである。第１図は本発明の概念を示
すものであり、第１図Ｃａ）はディスクとらせん状トラ
ックを示し、第１図（ｂ）はトラックの構成を示す、領
域Ａはトラッキング信号およびディスクモータをＣＬ　
Ｖで回転させるためのマークがあらかじめ書かれた領域
であり、領域Ｂはユーザデータなどが書きこまれる領域
である。ブロック３は１つのトラッキングとモータ制御
領域Ａと、それにつづくデータ領域Ｂで構成される。な
お、ブロックの空間長はＣＬＶ方式であるため、ディス
クの内周でも外周でも一定となる。

このような方式でＣＬＶ光ディスクファイルを行うこと
により、モータ制御用のマーク信号が１０　ｋ　Ｈｚ以
上で得られ、回転制御に十分となるとともに、トラッキ
ング制御も以下のような理由から安定化できる。第１に
、トラッキングに必要な周波数帯域は直流から２　ｋ　
Ｈｚ程度までであり、制御理論からはサンプリング周波
数、すなわちトラッキング領域の出現周波数が１０　ｋ
　Ｈｚ以上。

たとえば３０　ｋ　Ｈｚ程度で等間隔で得られるならば
、連続的にトラッキング信号を得る場合と同等な特性が
得られる。第２に、サンプリングトラッキングではトラ
ッキングエラー検出を行う場合、必ずしも案内溝とプッ
シュプル検出法の組合わせを用いる必要はなく、トラッ
キング領域のピットからトラッキング信号を得る検出法
を利用できる。

案内溝とプッシュプル法による検出法はディスクの傾き
などに対するマージンガ小さいが、これを例えばプリウ
オブリング法などの検出法を用いることにより、ディス
ク傾きなどに対してマージンを大きくすることができる
。第３には、サンプリング制御の場合、データ領域とト
ラッキング領域、が空間的に完全に分離されているので
、トラッキング信号を得るときには、光スポットの強度
は常に一定の読み出し状態である。したがって、データ
ビット記録時の強度の高いパルスの影響をトラッキング
系が受けないためトラッキングが乱されることがない。

また、データ記録の前後で、トラッキング信号レベルが
変化しないこともトラッキング安定化に寄与できる。

以上の様に、ＣＬＶ方式の光ディスクファイルにおいて
、トラッキングをサンプリング制御とし、トラッキング
領域をモータの回転制御に用いることにより、記憶容量
とトラッキング安定性および装置の単純化を満足できる
ようになる。

以上が本発明の概要である。

なお、光ディスクファイルにおいてトラツキンるが、こ
れらの光ディスクファイルはＣＡＶ方式であり、したが
ってトラッキング領域を用いてディスクの回転制御を行
うことは行っていない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第２図から第５図は本発明の第１の実施例を説明する図
である。第１の実施例では、トラッキングエラーの検出
方法として、定常時にはプリウオブリング法を用い、ま
た引きこみ時のみ、プッシュプル法を用いている。第２
図は第１の実施例のトラック構成を示す図である。トラ
ッキングとモータ制御領域Ａには、２つの長ピット４を
それぞれトラックの中心に対して同じ量だけ左右にずら
せて配置する。このようなピットをプリウォーブリング
ピットと呼ぶ０本実施例ではこのプリウオブリングピッ
トからトラッキング信号とモータ制御信号をとる。一方
データ記録領域Ｂには深さが１／８波長である案内溝５
を予め配しておく、デ−少記録領域には、ユーザによっ
てデータビット６が書きこまれる。なお、ブロック３の
長さに対して領域Ａの長さは１０％以下でよく、またブ
ロック長さはディスクの内周でも外周でも等しくする。

第３図は第２図のような構成のトラックを有するＣＬＶ
方式光ディスク装置のトラッキング系とモータ制御系の
構成を示すブロック図である。他の部分は、公知の技術
を用いることができるので省略しである。第３図の構成
を説明する。半導体レーザなどの光源１０から射出され
た光はレンズ１１、プリズム１２．絞りこみレンズ１３
を経てディスク面上に光スポット２９として絞りこまれ
る。ディスク１からの反射光は再度、絞りこみレンズ１
３とプリズム１２を経て２分割光検出器１５上へ到達し
て光電変換される。２分割光検出器１５の出力は、両者
の和を加算アンプ１６でとることによりデータ信号やプ
リウオブリングトラッキング信号、およびモータの回転
制御信号を得るために使用される。一方、両者の差動信
号を差動アンプ２３でとることにより、トラッキングの
引きこみ時に使用するプッシュプルトラッキング信号が
得られる。

線速度を常に一定に保つようモータ２７の回転を制御す
る系は、トラッキング領域検出ｉつ、基準クロック発生
器１９９分周器２０、位相比較器２１、ローパスフィル
タ２８．およびモータ駆動回路２２から構成される。一
方、トラッキング制御系はプリウオブリング検出回路１
８．切換回路２５、位相補償回路やアクチュエータの駆
動回路を含むトラッキングサーボ回路２６、およびトラ
ッキングアクチュエータ１４から構成されている。

以上のブロック図の動作を説明する前に、プリウオブリ
ングトラッキングエラー検出とトラッキング領域の検出
法を第４図を用いて説明する。第４図上部はプリウオブ
リングビット４ａ、４ｂおよび光スポット２９を示し、
下部は光スポットがプリウオブリングビット上を通過し
たときの反射光量の変化を示す、光スポット２９が図の
ようにトラックの中央をトレースする場合には、２つの
長ピット４ａ、４ｂともに等しい面積でかかるため、反
射光量は等しく実線で示すよう２つの谷の深さが等しく
なる。一方、光スポットが２９′の様にトラックの中心
から左側（進行方向に向って）にずれると、光スポット
は４ｂに比べ４ａには少ない面積しかかからないため、
４ａの反射光量は多く、４ｂの反射光量は少なくなる。

したがって、反射光量の゛変化は、破線で示すように谷
の深さにアンバランスが生じる。光スポットのずれの方
向が反対（右ズレ）の場合には、アンバランスが逆とな
る。すなわち、谷の深さの差がトラックすれと方向を示
すため、各科の中央の反射光量レベルをサンプルし、両
者の差をとることによってトラッキングエラー信号が得
られる６以上がプリウオブリングトラッキング検出の原
理である。

次にトラッキング領域Ａの検出法を説明する。

第４図下部に示すよう、プリウオブリングビットおよび
中間の鏡面の長さの比率ｊａ：　ｔｃ：　ｔｂを予め決
めておくことにより、各ピットの通過時間を計測して上
記の比を満たすパタンを検出したときに、トラッキング
領域を検出したものとしてパルスを出力する。このよう
な検出器は、シフトレジスタを用いて実現できる。なお
、プリウオブリングビットのパターンは、データ領域に
書きこまれるデータパターンに現われていないパターン
を用いることが好ましい。

次に、第３図と第５図のタイムチャートを用いて、本実
施例の全体の動作を説明する。ＣＬＶ方式では、ディス
クの回転速度が光スポットの読取位置によって連続的に
変化するので、トラッキング制御が引きこむ前には、デ
ィスク回転速度が確立せず、よってトラッキング領域を
検出することが困難なことが多い、したがって、プリウ
オブリングトラッキングを引きこみ時から行うのはあま
り好ましくない、そこで、本実施例では、最初にデータ
領域に設けられた案内溝５を用い、プッシュプル法によ
って２分割光検出器の差信号として得られるトラッキン
グ信号２３′を用いて、トラッキングの引きこみを行う
。このとき、切換回路２５の接点は、Ｔ２側が選択され
ている。トラツキング引き込みが完了すると、切換回路
２５の接点のＴ１側を選択してトラッキングをプリウオ
ブリング方式に切りかえる。この引きこみ検出の方法は
、種々の方式が考えられるが、第３図で番よプッシュプ
ルトラッキング信号２３′の絶対値力〜所定量以下とな
ったときに、Ｔ２からＴ１に切り換えるようにしている
。この他、再生信号のエラーレートや１位相比較器２１
の出力を基準に行ってもよい。タイムチャートの第５図
は引きこみ完了後の各種信号状態を示す。第５図最上段
はトラックの構造を示し、トラックのほぼ中心上を光ス
ポット２９がトレースしていくときの各種信号波形をそ
の下段に示す。信号１６′は加算回路１６の出力であり
、プリウオブリングピット部では前述のように２つの谷
をもつパターンができる。この谷の深さがトラックずれ
量に相当するわけである。

この谷のパターンをトラッキング領域検出器１７で検出
し、このパターンを検出した時、信号１７′としてパル
スを出力する。プリウオブリングピット４は等間隔で配
置しであるので、このパルスの発生する時間間隔を等し
くすることにより。

一定線速度となる。そこで装置内にもつ基準クロック１
９の出力を適当な比で分周した信号２０’と、トラッキ
ング領域検出器１７′の出力を位相比較器２１で位相比
較を行い、その出力をローパスフィルタ２８で低減ろ波
させた出力２８′を制御信号としてモータの回転制御を
行う。

′以上の様な構成をとることにより、トラッキングエラ
ー検出精度のよいプリウオブリングトラッキング方式を
用いて、サンプリングトラッキングを行いながら、ＣＬ
Ｖ方式での光ディスクファイルを実現することができる
。

次に、第６図と第７図を用いて本発明の第２の実施例を
説明する。第１の実施例ではトラッキングエラー検出に
はプリウオブリング法を用いたが、本実施例ではトラッ
キングエラー検出にヘテロダイン法を用いている。第６
図はヘテロダイン法を用いたときのトラック構造を示す
、第２図と同様に、Ａはトラッキング領域、Ｂはデータ
記録領域であり、Ａの領域にはλ／４深さで予めトラッ
キング用のピット５０を１個以上設けておく、このピッ
ト５０は、実施例１のピット４のようにトラックの中心
に対して左右にずらしておく必要はなく、トラックの中
央に配する。また、領域Ａにおけるピット５０の配置の
パターンは、領域Ｂにあられれないようなパターンとす
ることにより、領域Ａ（トラッキング領域）の検出が容
易となる。

第７図はヘテロダイン検出法を用いた本実施例の装置構
成のブロック図を示す、ヘテロダイントラッキングエラ
ー検出法では、４分割光検出器（１５１，１５２，１５
３，１５４）を使用し、ピットのエツジ部を光スポット
が通過したとき、この４分割光検出器の出力を演算する
ことにより、トラッキング信号３２′が得られる。ヘテ
ロダインエラー検出法については、特開昭５２−９３２
２２号および特開昭５７−７４８３７号などに詳述され
ているので、ここでは省略する。第７図のブロック図の
動作は、第３図とトラッキングエラー検出の方法が異な
るだけであり、その他の動作は全く同一となる。

本実施例の場合では、トラッキング用ピットをトラック
の中心に対して予め左右にずらせて配置する必要がない
ので、ディスク作成が容易である。

したがって、より容易にＣＬＶ方式のディスクファイル
システムが実現できるメリットがある。

第１および第２の実施例において、モータの回転制御は
位相制御のみで行っていたが、これを速度制御と併用す
ることにより、モータ回転の引きごみを短縮化すること
ができる。その例を第８図を用いて説明する。第８図で
破線で囲んだ部分３２が速度制御に関するものであり、
３３が位相制御に関する部分である。速度制御の一例を
説明する。基準クロックを分周した出力２０’　とトラ
ッキング領域検出器の出力１７′の出力を積分器３４と
３５で各々積分し、各々の出力を差動増幅器３６で差を
とる。この差動増幅器の出力３６′が速度制御用の制御
信号とする。位相制御用の制御信号３３′と速度制御用
の制御信号３６′を加算回路３７で加え合わせたものが
全体のモータ制御信号となる。引きこみ時など、目標の
回転速度と現在の回転速度が大きく異なる場合は、速度
制御信号３６′の方が３３′に比較して大きくなるため
、速度制御が主となって急速に所定の回転速度に近づく
。目標速度と現在の回転速度がほぼ等しくなると、３６
′は零に近づき、一方、位相制御信号３３′の方が支配
的になって正確な位相制御が行われる。以上の様に本発
明のモータの回転制御に位相制御だけでなく、速度制御
を併用することにより、より正確で迅速な回転制御が可
能となる。

次に、第２図および第６図のトラック構成を説明する図
では、トラッキング用のピット４および５０をそのまま
回転制御用の基準として兼用していた。しかし、これは
必ずしも兼用する必要はない。第９図はトラッキング信
号を得る領域ＡＩと回転制御の基準とするマークの領域
Ａｘを分離し、両者を合わせた領域Ａをトラッキングと
モータ制御領域とした例である。ＡｘとＡ２の順序は逆
でもかまわない。本発明のポイントはサンプリングトラ
ッキングの単位となるブロック３の１個１個からトラッ
キング信号とモータ回転制御用信号を得る点にある。こ
のようにトラッキング用のピットと回転制御用のピット
パターンを分離することにより、Ａｍのパターンをより
検出誤りの生じにくいパターンとすることが可能なため
、ディスクのキズなどに対してより強い、ＣＬＶの回転
制御特性が実現できる。

〔発明の効果〕

以上、本発明の実施例について述べたきた。本発明によ
れば、ＣＬＶ方式とサンプリングトラッキングを組みあ
わせることにより、トラッキング性能を向上させ、記憶
容量を約２倍に増大させることができる。またデータ記
録時にディスクの内外周で光スポットのパワーを細かく
制御する必要なく、また変調度もディスク内外周で変化
しないため、データの記録再生が容易になる。以上の点
から大容量光ディスクファイルを安価に実現することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光ディスクの概要を説明する図、第２
図、第３図は本発明の第１の実施例を説明する図、第４
図はプリウオブリングトラックエラー検出の原理を説明
する図、第５図は第１の実施例の動作を説明するタイム
チャート、第６図。 第７図は本発明の第２の実施例を説明する図、第８図は
本発明に速度制御を加えるときのブロック図、第９図は
本発明の別のトラック構造の例を説明する図である。 Ａ・・・トラッキングとモータ制御領域、Ｂ・・・デー
タ領域、１・・・ディスク、２・・・トラック、３・・
・ブロック、４・・・プリウオブリングピット、５・・
・案内溝、６・・・データビット、１７・・・トラッキ
ング領域検出器、１８・・・プリウオブリング検出器、
２９・・・光スホット、３２・・・ヘテロダイントラッ
クエラー検出器、３２・・・速度制御部、３３・・・位
相制御部、５０・・・トラッキング用ピット、５２・・
・回転制御用マー′＄　１　図 （幻 Ａ；　トラ、キシ７′ヒモ−７餌リク甲傾ｂ（８；　デ
ーゲタ１お鷲 ３：　〕゛°ロフ７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光ディスク面上にトラックに沿つて一定間隔で光学的に
   検知可能な特定のマークを予め設け、上記マークが一定
   時間間隔で検出されるように上記光ディスクを回転させ
   るようにすることによつてディスクを一定線速度で回転
   させるとともに、上記マークからのトラッキング制御信
   号をサンプリングしてトラッキング制御を行い、上記マ
   ーク間の領域にユーザデータ、およびアドレスなどのデ
   ータ管理情報を記録再生することを特徴とする一定線速
   度方式の光ディスクファイル装置。