JPH03237630A - 追記型光デイスク装置 - 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、情報を順次記録再生できる光ディスク装置に
関し、特に、記録時に生じるトラックオフセットの影響
を低減させ、トラッキングサーボ特性を向上させるよう
にした追記型光ディスク装置に関する。

［従来の技術］ 穴あけなどによってディスクに情報を大量に記録するこ
とができる追記型光ディスク装置においては、トラッキ
ングサーボ信号の検出方式として、案内溝からの反射回
折光を利用する回折光差動形を採用する場合に、光ヘッ
ドや光ディスクの特性によって情報の記録中にトラック
オフセットが生じ、正常な位置に記録を行なうことがで
きないという不都合があり、特に、高記録密度化が可能
な、ピットエツジ記録方式（マーク長記録方式：数値「
Ｏ」では反転せず、数値「１」を記録するときのみ反転
する方式、すなわち、ピットの前縁と後縁とが数値「１
」を表わす記録方式）を用いた場合には、ディスクに情
報を長穴の形で記録するために、（数値「１」を記録す
るときのみ円形ピットを形成するピットポジション方式
に比べて）その影響がさらに大きくなる。

従来、このような不都合を解決する装置とじては、例え
ば、本件出願人と同一出願人が提案した特開昭６４−４
８２２６号公報に記載の装置がある。この装置は、トラ
ッキングサーボ系の応答周波数帯域を記録パルス周波数
に近い高周波数帯域に設定し、トラッキング検出信号の
中から記録時における反射光成分を記録パルス幅に応じ
た時間分だけ抜き取るなどして、トラッキングサーボ信
号中に現れるトラックオフセットを低減させるようにし
たものである。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来装置は、トラッキングサーボ系の応答周波数帯
域が情報記録パルスを伝送できるような比較的高周波数
帯域を有するもののときは有効な手段であるが、通常、
この種のトラッキングサーボ系はオペアンプ等で構成さ
れていて、その応答周波数帯域は情報記録パルスの周波
数帯域に比べて相当低周波数帯域になるように構成され
ているので、上記従来装置のトラックオフセット低減手
段は全てのトラッキングサーボ系に適用することができ
ず、多くの装置においては、情報の記録中に疑似的な（
偽の）トラックオフセット成分が生じていたという不都
合があった。

ここで、従来装置において、記録時にトラッキングサー
ボ信号中に偽のトラックオフセット成分が発生する理由
を説明する０通常、記録光ビームのトラッキング状態（
所期のトラック位置に対する光ビーム位Ｉりは、光ディ
スクの記録トラック（ビット）の幅方向両側部からの反
射光ビーム成分をそれぞれ受光するように配置された一
対の光検出器の出力の差（トラッキングサーボ信号）を
とることで検出される。光ヘッドや光ディスクの面が傾
いたすせず光学レンズに収差などがなく。

これら光ヘッドや光ディスクが正常に動作している限り
、上記トラッキングサーボ信号は純粋に記録光ビームの
トラッキングずれを表わしている。

ところが、上記のような光ヘッドや光ディスクの傾きや
レンズの収差が発生すると、実際には記録用光ビームに
トラッキングずれがなくても両光検出器の出力間にアン
バランスが生じ、出力差成分（トラッキングサーボ信号
）が現れる。この出力差成分が偽の（疑似的な）トラッ
クオフセット成分（以下、単に「トラックオフセット成
分」ということもある）である。トラックオフセット成
分を含んだままのトラッキングサーボ信号を用いてトラ
ッキング制御を行なうと、記録用光ビームは、該トラッ
クオフセット成分を含むトラッキングサーボ信号全体を
零にするように誤制御される、つまり、トラックオフセ
ット成分に相当するトラックずれをもつ位置に落ち着く
ように誤制御される。

そこで、トラッキングサーボ信号からこのトラックオフ
セット成分を除いて本来のトラックずれを表わす成分の
みを用いるようにすれば、正しいトラッキングサーボが
行なわれるものと考えられる。

従って、本発明の目的は、応答周波数帯域が低周波数帯
域にあるトラッキングサーボ系のものにおいても、情報
の記録時に、トラッキングサーボ信号中に生じる疑似的
なトラックオフセット成分を低減ないしはキャンセルし
、トラッキングサーボ特性の安定性を向上させる光ディ
スク装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、記録開始直後に、トラッキングサーボ信号
中に現れるトラックオフセット成分を検出かつ保持し、
このトラックオフセット成分をトラッキングサーボ信号
にフィードバックすることにより達成される。

［作用コ 情報記録時に生じるトラックオフセットは、トラッキン
グサーボ信号の検出法として、光ディスクの案内溝から
の反射回折光を利用する回折光差動形（または、ｐｕｓ
ｈ　ｐｕｌｌ形ともいう）を用いている場合に、光ヘッ
ドや光ディスクの正常位置からの傾きまたはその傾きに
伴う光学系レンズの収差によって生じるが、これは情報
記録に際して光スポットによって光ディスクの記録膜に
穴が形成されるとき、この穴が形成される案内溝から反
射される回折光成分がアンバランスになるためであると
考えられる。

そこで、記録開始直後に、トラッキングサーボ信号に生
じるトラックオフセット成分を、セクタ単位で記録タイ
ミングを表わす記録ゲート信号によって検出しくサンプ
リングし）かつ保持し、こうして得られたトラックオフ
セット成分をトラッキングサーボ系にフィードバックし
て、上記トラッキングサーボ信号中のトラックオフセッ
ト成分を減少ないしキャンセルさせる。これによって、
情報記録時に生じるトラックオフセットが低減され、大
幅に追従性能が向上するようになる。

［実施例］ 以下、本発明の追記型光ディスク装置の一実施例を第１
図のブロック図によって説明する。

図において、１は半導体レーザ、２はカップリングレン
ズ、３は偏光プリズム、４は１／４波長板、５はガルバ
ノミラ−１６は絞り込みレンズ、７は記録膜、８はディ
スク部材、９は信号処理回路、１０はレーザドライバ、
１１はプリズム、１２゜１４はレンズ、１３，１６．１
７は光検出器、１５はハーフプリズム、１８．２１は差
動増幅器、１９はＡＦ駆動回路、２０は増幅器、２２は
ＴＲ駆動回路、２３．２４は非反転増幅器、２５は加算
回路、２６は補正回路をそれぞれ示している。

半導体レーザｌから投射された光はカップリングレンズ
２によって平行光になり、偏光プリズム３に供給される
。偏光プリズム３を透過した光はｐ直線偏光になってい
て、この光が１／４波長板４を透過すると円偏光に変換
され、この変換された光はガルバノミラ−５を透過し、
さらにボイスコイルに取り付けられた絞り込みレンズ６
によって１μｍ程度のスポットになるように絞り込まれ
、ディスク部材８の記録膜７上に投射される。この場合
、追記型光ディスク用の記録膜７としては、よく知られ
たＴｅ−８ｅ系の非晶質のものが用いられており、ディ
スク部材８としては、よく知られたガラスか、ポリカー
ボネイト基板が用いられている。

光ディスクに情報記録を行なう場合は、記録データの管
理及び変復調を行なう信号処理回路９から送出された記
録パルスをレーザドライバ１０へ導き、レーザドライバ
１０は上記記録パルスで半導体レーザｌを励起し、半導
体レーザｌからパルス状の高出力発振を生じさせ、この
発振出力光はレンズ２、偏光プリズム３．１／４波長板
４、ガルバノミラ−５、絞り込みレンズ６をそれぞれ通
して光ディスクに供給され、そこで上記記録膜７に熱的
に穴をあけることによって情報記録が行なわれる。

一方、上記記録膜７で反射を受けた光は、再び、絞り込
みレンズ６、ガルバノミラ−５，１／４波長板４をそれ
ぞれ透過し、１／４波長板４において円偏光からＳ直線
偏光に変換された後、偏光プリズム３において投射光と
分離され、プリズム１１において２分される。２分され
た一方の光は、レンズ１２を通して光検出器１３に供給
され、そこで光ディスクの記録膜７の穴の有無に応じた
反射光量を示す再生信号が生成され、この再生信号は増
幅器２０で増幅された後信号処理回路９に供給され、信
号処理回路９においては上記再生信号をパルス化してデ
ータの復調を行ない、所定のＲＤ（読み出し）動作が行
なわれる。２分された他方の光は、レンズ１４を通った
後ハーフプリズム１５に供給され、そこでさらに反射光
と透過光とに２分される。この内、反射光はレンズ１４
の焦点位置の前側に配置された光検出器１６に入射し、
透過光はレンズ１４の焦点位置の後側に配置された光検
出器エフに入射する。

光検出器１６と光検出器１７は、第２図に示すように、
光検出素子Ａｌ、Ａ２と光検出素子Ｔｌ。

Ｔ２とが図示のように配置された同一形状のもので、ト
ラック長手方向に相当する位置に前後して配置された光
検出素子Ａｌ、Ａ２は自動焦点（ＡＦ）検出用に利用さ
れ、トラック幅方向に相当する位置に並べて配置された
光検出素子Ｔｌ、Ｔ２はトラック追跡（ＴＲ）用に利用
される。

ＡＦ検出鋼祭は、次のようにして行なわれる。

すなわち、ディスク部材８が上下振れすることにより、
記録膜７上に結ばれていた光スポットの焦点位置が記録
膜７上からずれた場合には、その焦点ずれの方向に応じ
て光検出器１６と光検出器１７に入射するビーム形状が
異なり、それらの受光光量が相違するようになるので、
光検出器１６と光検出器１７における光検出素子Ａｌ、
Ａ２の出力を加算した後、差動増幅器１８において上記
加算出力の差をとることによりＡＦ誤差信号を発生させ
、このＡＦ誤差信号をＡＦＩ＠動回路１９を通して絞り
込みレンズ６に取り付けられているボイスコイルに供給
し、絞り込みレンズ６を駆動することにより、記録膜７
上に結ばれる光スポットの焦点位置がディスク部材８の
上下振れにも拘らず常に記録膜７上にあるように、上記
焦点位置を追従させるものである。

ＴＲ動作は、トラッキングサーボ信号の検出法として回
折光差動法（または、ｐｕｓｈ　ｐｕｌｌ法ともいう）
を用いるもので、その基本的形態は、光検出器１６にお
ける光検出素子Ｔｌ、Ｔ２をディスク部材８上に形成さ
れているトラック（案内溝）に対して挾み込むような形
に配置したものである。

そして、トラック（案内溝）に対して光スポットの位置
がずれたときに生じる回折光のアンバランス量を検出す
るため、光検出素子Ｔｌ、Ｔ２の出力を差動増幅器２１
に加え、そこでそれら出力の差をとることによりトラッ
キングサーボ信号を発生させ、トラッキングサーボ信号
をＴＲ１ｉｉ動回路２２を介してガルバノミラ−５に供
給し、ガルバノミラ−の回動によって光スポットがトラ
ック（案内溝）の中心に来るように追従を行なうもので
ある。なお、光検出器１６の光検出素子をＴｌｌ。

Ｔ１２、光検出器１７の光検出素子をＴ２１．Ｔ２２と
したとき、両光検出素子Ｔｌｌ、Ｔ２１の出力の和から
両光検出素子Ｔ１２．Ｔ２２の出力の和を差し引くこと
によってトラッキングサーボ信号を得るようにしても、
上記動作と同様の動作を達成できる。

しかしながら、以上の動作について、ディスク部材８に
形成されているトラック間に情報を記録する溝間記録方
式においては、光ヘッドや光ディスク部材８の固有の性
質（特に、それらの正常位置からの傾き）によって情報
記録時に、光検出素子Ｔｌ、Ｔ２に入射する反射光に含
まれている記録パルス成分がアンバランスになり、トラ
ッキングサーボ信号にトラックオフセット成分が生じ。

記録が正常な位置に行なわれないという不都合が生じる
ことがある。このような現象は、光ディスク８の上記傾
きに起因して絞り込みレンズ６にレンズ収差（例えば、
コマ収差）が生じ、この際に情報記録を行なう、即ち、
トラッキングサーボ信号にトラックオフセット成分が生
じている状態で記録を行なうと、穴の形成の過程におい
て案内溝から反射されてきた回折光成分がアンバランス
になり、そのアンバランス量はまた記録時の光スポット
のパワーの大きさにも依存して、トラックオフセット成
分の発生を助長するためであると考えられる。

また、第３図は情報記録時に記録パルスの供給によりど
のようにしてトラックオフセット成分が生じるかを示す
波形図、第４図は記録開始直後に生じるトラックオフセ
ット成分を持ったトラッキングサーボ信号が補正される
過程を示す波形図である。これらの図において、第３図
（ａ）は半導体レーザ１を駆動する記録パルスであって
、この記録パルスに応答して半導体レーザｌから投射光
パルスが放出され、記録開始直後に上記投射光パルスに
応答して光検出器１６の光検出素子Ｔｌ、Ｔ２には例え
ば第３図（ｂ）、第３図（ｃ）に示すような反射光パル
スが得られる（このような波形の反射光パルスが得られ
ることは実験的に確認している）。

この場合、記録パルスのパルス幅は１００ｎｓのオーダ
ーであって、トラック追跡（ＴＲ）検出系の周波数特性
が理想的な構成であるならば、第３図（ｂ）、第３図（
ｃ）に示すような反射光パルスの差成分である差動増幅
器２１の出力は第３図（ｄ）の実線に示すような波形に
なるが、実際のＴＲ検出系の周波数応答は記録パルス周
波数に対して十分低いため、差動増幅器２１の出力は第
３図（ｄ）の点線に示すように平均化されたレベル出力
となり、このレベル出力がトラックオフセットΔＴＲと
なってトラッキングサーボ信号中に現れることになる。

さらに、記録開始直後は、トラッキングサーボ信号中に
は第４図（ａ）に示すようなトラックオフセットΔＴＲ
が生じるが、その後、トラッキングサーボ系がこのトラ
ックオフセットΔＴＲに追従し始めるので、トラッキン
グサーボ信号中のトラックオフセットΔＴＲは漸次減少
してＯに収斂する。しかるに、上で述べたように、この
ときの光スポットは案内溝（トラック）の中心に対して
トラックオフセットΔＴＲだけ外れた所を追従するよう
に動作しているので、隣接トラックとのクロストークや
トラック脱輪などの不都合が生じることがある。

本発明は、上記不都合を解消しようとするもので、トラ
ッキングサーボ信号中に現れるトラックオフセットΔＴ
Ｒから換算したずれの量と、記録されたピットのトラッ
ク中心からの外れ量とは、情報記録時のトラッキング検
出信号の入力レベルに対する回路利得と、情報再生時の
同人力レベルに対する回路利得とを調整し、記録時及び
再生時におけるトラッキング検出信号の出力レベルが同
じになるようにすれば、等しくなることを走査型電子顕
微ＩＩＩ（ＳＥＭ）写真などによって実験的に確かめた
ことを前提にし、記録開始直後に生じるトラックオフセ
ットΔＴＲに相当するトラックオフセット成分をトラッ
キングサーボ信号の中から検出かつ保持し、そこで得ら
れたトラックオフセット成分ΔＴＲをトラッキングサー
ボ系にフィードバックすることにより、記録時に発生す
るトラックオフセット成分ΔＴＲを低減するようにした
ものである。

第５図はトラックオフセット成分をトラッキングサーボ
系にフィードバックするための具体的な回路図である。

光検出器１６の光検出素子Ｔｌ。

Ｔ２で得られた検出出力ＴＲ−Ａ、ＴＲ−Ｂはそれぞれ
抵抗Ｒ１により電圧変換されて非反転増幅器０Ｐ−１，
０Ｐ−２に入力される。非反転増幅器０Ｐ−１，ＯＦ２
の利得は、抵抗Ｒ２，Ｒ３゜Ｒ４によって決定されるが
、抵抗Ｒ４にはそれぞれ並列にアナログスイッチＡＳ−
１，ＡＳ−２が接続され、これらアナログスイッチＡＳ
−１，ＡＳ−２は信号処理回路９からの周期１ｍｓのオ
ーダーの記録ゲート信号（第４図（ｂ））によりオンオ
フされる。そして、アナログスイッチＡＳ−１，ＡＳ−
２は記録時に記録ゲート信号の供給によってオフになる
が、それは記録時の検出出力ＴＲ−Ａ。

ＴＲ−Ｂの入力レベルの（再生時に比べた）増大を非反
転増幅器０Ｐ−１，０Ｐ−２の利得の減少によって抑圧
し、非反転増幅器０Ｐ−１，０Ｐ−２の出力側で、記録
時と再生時の検出出力レベルを等しくするためである。

非反転増幅器○Ｐ−１，０Ｐ−２の出力は次段の加算器
０Ｐ−３と差動増幅器０Ｐ−４に抵抗Ｒ５及び抵抗Ｒ８
を介して入力され、加算器０Ｐ−３からはトラッキング
トータル信号、差動増幅器０Ｐ−４からはトラッキング
サーボ信号が送出される。

これら信号のうち、トラッキングサーボ信号は抵抗ＲＩ
Ｏを介して加算器０Ｐ−５に入力されるが、同じく抵抗
ＲＩＯを介して入力されるトラックオフセット成分のフ
ィードバックがない場合には、加算器０Ｐ−５の出力に
生じるトラッキングサーボ信号は第４図（ａ）に示すよ
うに記録開始直後に（このときはまだサーボ系が応答し
ていないため、ΔＴＲが顕著に現れる）トラックオフセ
ット成分ΔＴＲを有したものになる。このトラックオフ
セット成分ΔＴＲを有するトラッキングサーボ信号は、
記録エリアを示す記録ゲート信号（第４図（ｂ））と同
じかそれよりも僅か前に立ち上がるホールド信号Ｈ８Ｉ
（第４図（Ｃ））によって始動するサンプルホールド回
路ＳＨＩと、上記記録ゲート信号よりも僅かに遅＜（ト
ラッキングサーボ系の応答速度を考慮して１例えば、５
μ５−１０μｓ）立ち上がるホールド信号Ｈ８２（第４
図（ｄ））によって始動するサンプルホールド回路ＳＨ
２とに供給され、これら両サンプルホールド回路ＳＨＩ
。

ＳＨ２の出力に得られるホールド出力は４抵抗Ｒ１２を
介して差動増幅器０Ｆ−６に供給され、そこでそれらの
差をとることにより、差動増幅器０Ｐ−６の出力におい
てトラックオフセット成分ΔＴＲが抽出される。抽出さ
れたトラックオフセット成分ΔＴＲは、記録時には通常
開じているアナログスイッチＡＳ３を介して加算器０Ｐ
−５の入力、即ち、トラッキングサーボ系にフィードバ
ックされ、加算器０Ｐ−５の出力に生じるトラックオフ
セット成分ΔＴＲを低減させる。また、差動増幅器０Ｐ
−６の出力のトラックオフセット成分ΔＴＲはリミッタ
ＬＭに導かれるが、リミッタＬＭの機能はトラックオフ
セット成分ΔＴＲが異常に大きい場合にその振幅を制限
して、サンプルホールド回路ＳＨＩ、ＳＨ２などの異常
信号検出による誤動作をなくすようにするものである。

トラッキングトータル信号（○Ｐ−３出力）は、記録膜
７の欠陥を検出するために利用するもので。

サンプルホールド回路ＳＨＩ、ＳＨ２がホールド動作を
開始した時に記録膜７に欠陥があると、トラックオフセ
ット成分ΔＴＲを表わす差動増幅器０Ｐ−６の出力が異
常値を示すようになるので、その際に差動増幅器０Ｐ−
６の出力を無能化するものである。この動作について詳
述すると、加算器ＯＰ−３の出力に生じるトラッキング
トータル信号は比較器ＣＯＭＰに入力され、そこでトラ
ックオフセット成分に影響を及ぼさない基準電圧レベル
Ｖｒｆと比較されて欠陥の有無が検出され、検出出力は
ＡＮＤ回路においてサンプルホールド回路ＳＨＩ、ＳＨ
２のホールド開始のタイミングを示すホールド信号Ｈ８
Ｉ、Ｈ８２，とＡＮＤがとられ、次いでブリップフロッ
プＦＦに入力される。

いま、上記欠陥の存在が検出されると、フリップフロッ
プＦＦの出力がハイレベルになり、そのレベルはＯＲ回
路を介してアナログスイッチＡＳ３に導かれ、アナログ
スイッチＡＳ３の接点を接地側に切り換え、差動増幅器
０Ｐ−６で検出されたトラックオフセット成分ΔＴＲが
加算器０Ｐ−５にフィードバックされるのを禁止するよ
うに作用する。この場合に１通常、アナログスイッチＡ
Ｓ３の制御信号にはホールド信号Ｈ５２が使用されて、
情報再生時には接地電位を、情報記録時には検出したト
ラックオフセット成分ΔＴＲを加算器０Ｐ−５の入力、
即ち、トラッキングサーボ系にフィードバックするよう
にしている。なお、トラックオフセットの補正には、検
出したトラックオフセット成分ΔＴＲをそのままフィー
トノ（ツクしても、または、光ディスクの特性に合わせ
てその比例成分をフィードバックしても効果に何等変わ
りはない。

以上のように、上記フィードバックを行なったことによ
り、補正されたトラッキングサーボ信号には、第４図（
８）に示すように記録時に発生するトラックオフセット
が殆どないものになる。

このように、記録時に発生する（トラッキングサーボ信
号に含まれる）トラックオフセット成分を記録開始時に
検出して保持し、これをトラッキングサーボ系にフィー
ドバックすることにより、トラックオフセットを低減す
ることができ、記録時のトラッキングサーボ系の安定性
を大幅に改善し、トラック追従性能を大幅に向上させる
ことができる。

［発明の効果］ 本発明によれば、記録時にトラッキングサーボ信号中に
生じるトラックオフセットを低減でき。

大幅にトラック追従性能を向上させることができる。

また、応答周波数特性が低周波数帯域にあるトラッキン
グサーボ系を用いた装置であっても、簡単な回路を付加
するだけで、記録時に生じるトラックオフセットを低減
し、トラッキングサーボ特性の安定性を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の追記型光ディスク装置の一実施例を示
すブロック図、第２図は光検出器に用いる光検出素子の
配置図、第３図及び第４図は本発明の一実施例の装置各
部の信号波形を示す図、第５図は本発明の一実施例の装
置の主要部の具体的構成を示す図である。 ｌ・・・・・・半導体レーザ、２・・・・・・カップリ
ングレンズ、３・・・・・・偏光プリズム、４・・・・
・・１／４波長板、５・・・・・・ガルバノミラ−１６
・・・・・・絞り込みレンズ、７・・・・・・記録膜、
８・・・・・・ディスク部材、９・・・・・・信号処理
回路、１０・・・・・・レーザドライバ、１１・・・・
・・プリズム、１２，１４・・・・・・レンズ、１３，
１６，１７・・・・・・光検出器、１５・・・・・・ハ
ーフプリズム、１８゜２１・・・・・・差動増幅器、１
９・・・・・・ＡＦＩ＠動回路、２０・・・・・・増幅
器、２２・・・・・・ＴＲ＠動回路、２３，２４・・・
・・・非反転増幅器、２５・・・・・・加算回路（トラ
ッキングトータル信号検出回路） ２６・・・・・・補正回路。 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、光源と、上記光源の光を情報記録媒体に導く光学系
   と、上記情報記録媒体からの反射光を上記光学系から分
   離して光電変換を行なう検出回路と、上記情報記録媒体
   に情報を記録する情報処理回路とを有する光ディスク装
   置において、情報記録時に、情報記録開始直後に現れる
   トラッキングサーボ信号中のトラックオフセット成分を
   検出しかつ保持するホールド回路を上記検出回路内に設
   け、上記ホールド回路の出力をトラッキングサーボ系に
   フィードバックすることを特徴とする追記型光ディスク
   装置。