JPH0438633A - 光ディスク - Google Patents

光ディスク

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JPH0438633A
JPH0438633A JP2142522A JP14252290A JPH0438633A JP H0438633 A JPH0438633 A JP H0438633A JP 2142522 A JP2142522 A JP 2142522A JP 14252290 A JP14252290 A JP 14252290A JP H0438633 A JPH0438633 A JP H0438633A
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track
tracking control
track pitch
tracks
density
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Atsushi Fukumoto
敦 福本
Kiyoshi Osato
潔 大里
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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】 以下の順序でこの発明を説明する。
A、産業上の利用分野 B0発明の概要 C9従来の技術 り0発明が解決しようとする課題 E0課題を解決するための手段 F8作用 G、実施例 G1一実施例の構成(第1図) G2一実施例の動作(第1図〜第4図)G3一実施例の
他の動作 (第1図、第4図〜第6図) C4他の実施例の構成(第7図) C5他の実施例の動作(第7図〜第9図)H,発明の効
果 A、産業上の利用分野 この発明は、高密度記録に好適な光ディスクに関する。
B0発明の概要 この発明は、トラッキング用のプリパターンが予め形成
される光ディスクにおいて、先行するプリパターンの終
端に対して後続するプリパターンの始端をトラックピッ
チの1/2だ番りすらして形成することにより、等価的
に従来の2倍の密度の記録トラックを有しながら、従来
と同一の空間カットオフ周波数の光学系を用いてトラン
キング制御が可能となるようにしたものである。
C1従来の技術 従来の光ディスクには、第10図に示すように、渦巻状
の連続案内溝Gが予め形成され、この案内溝に沿って、
記録トラックが形成されるものがある。通常の場合、各
溝部G i−L G i、 G t+tのトラックに情
報が書き込まれ、溝の間の「しきい」部は情報を誤りな
く読み取るための余白とされる。
また、従来の光ディスクには、記録トラックが形成され
るべき位置を定めるために、トラック毎の案内標識が予
め形成されたものもある。通常、この形式の光ディスク
では、記録トラックは同心状に形成される。
そして、光ディスクの記録ないし再生に当たっては、光
ビームが光ディスクの記録トラックに自動追従するよう
に、光ピツクアップのトラッキング制御が行われる。
先ず、本願発明を理解するために、光ディスクにおける
各種トラッキング制御方式について説明する。
連続溝形式の光ディスクの記録ないし再生の場合、第1
1図に示すように、光ディスクDからの反射光ビームが
、光ピツクアップ(1)の対物レンズ(2)とビームス
プリッタ(3)とを経て、光検出器(4)に導かれてト
ラッキング制御信号が形成される。
この制御信号が2軸アクチユエータ(5)に供給されて
、光ディスクDの半径方向に光ピツクアップ(1)が駆
動される。
第11図の例では、光検出器(4)として、トラックの
中心に関して対称に配置された2分割光検出器が用いら
れ、2つの受光素子(旧L(4r)の検出出力の差とし
て、トラッキングエラーを検出する、いわゆるプッシュ
プル法が採用されている。
プッシュプル法では、第12図に示すように、ビームス
ポットSPoの直径は、例えば1.6μmのトラックピ
ッチpとほぼ等しく設定される。
任意のトラックTiの中心を基準として、ディスクの半
径方向へのビームスボンドの位置をXとするとき、ビー
ムスポットSPoに対応する受光素子(旧)、(4r)
の検出出力Sl、Srは、第13図A。
Bに示すように、その空間周期がトラックピッチPと等
しく、その空間位相が、トラックピッチPの1/2だけ
ずれて、互いに逆相の正弦波となり、次の(la)、 
(Ib)式のように表される。
Sl =  sin (2rc x/p) ・・・1l
a)Sr−−8in(2πX/p)・・・・(1b)こ
の検出出力Sl、Srの差信号Ssoは、第13図Cに
示すように、任意のトラックTi の中心で正方向にゼ
ロクロスするような正弦波となって、次の(2)式のよ
うに表され、この差信号Ssoがトラッキング制御信号
として用いられる。
5so= 2sin (2πX/P) ・−・・(2)
また、光ディスクのトラッキングエラー検出には、第1
4図に示すような3スポツト法が用いられる場合もある
3スポツト法では、記録ないし再生用の光ビーム(主ビ
ーム)に加えて、1次回折光を利用した2本の副ビーム
が光ディスクに照射され、主ビームによって形成される
主ビームスボンドSPoに関して、点対称になるように
、副ビームによる2個の副ビームスポットSPa、SP
bが光デイスク上に形成される。
各ビームスポットの直径は、例えば、1.6 μmのト
ラックピッチPとほぼ等しく、また、両側ビームスポッ
トSPa、SPbと主ビームスポットSPoとの間隔は
、ディスクの半径方向に、トラックピッチpのそれぞれ
1/4とされる。
そして、光ディスクから反射された2木の副ビームが光
ピツクアップの別個の光検出素子によってそれぞれ検出
される。
任意のトラックTiの中心を基準として、ディスクの半
径方向への各ビームスポットの位置をXとするとき、副
ビームスポットSPa 、 SPbに対応する検出出力
Sa、Sbは、前出第13図A、Bに示すと同様に、次
の(3a) 、 (3b)式に表されるような、互いに
逆相の正弦波となる。
Sa =  sin (2πX/P) ・・・13a)
Sb −−sin (2πX/P) ・=・(3b)こ
の検出出力Sa、Sbの差信号Sabは、前出第13図
Cに示すように、任意のトラックTi の中心で正方向
にゼロクロスするような正弦波となり、次の(4)式の
ように表される。
5ab=2sin (2πX/P) ・・”(4)3ス
ポツト法では、この差信号Sabがトラッキング制御信
号として用いられる。
また、案内標識形式の光ディスクでは、いわゆるサンプ
ルサーボ法によるトラッキング制御が行われる。
第15図に示すように、特定の領域(いわゆるサーボ領
域)に、1対の制御ピット(いわゆるサーボビット) 
PTa、PTbが、トラックに沿って所定の距離をおい
て、かつ、トラックの中心線に対して、例えば、トラッ
クピッチpのそれぞれ1/4の間隔をおいて設けられる
。更に、このサーボビットPTa、PTbからトラック
に沿って所定の距離をおいて、トラックの中心線上に、
基準となる第3の制御ピットPToが設けられる。
記録ないし再生時には、サーボビットPTa、 PTb
がトラックピッチpとほぼ等しい直径の光ビームによっ
て走査されて、サーボビットにそれぞれ対応するタイミ
ングで得られる検出出力Sa、Sbは、次の(5a) 
、 (5b)式に表されるように、互いに逆相の正弦波
となる。
5a=−sin(2πX/P)・・・・(5a)Sb 
=  sin (2rt x/p) ・・・−(5b)
各検出出力Sa、Sbの差信号Sbaは、前出第13図
Cに示すように、任意のトラックTiの中心で正方向に
ゼロクロスするような正弦波となり、次の(6)式のよ
うに表される。
5ba=2sin(2πx/p) ・・・・(6)サー
ボビット形式のディスクでも、この差信号Sbaがトラ
ッキング制御信号として用いられる。
D0発明が解決しようとする課題 ところが、従来の光ディスクでは、トラックピッチpを
小さくしていくと、このピッチの逆数が光ピツクアップ
の空間カントオフ周波数を越えるようになって、光ピツ
クアップが読み取ることができず、光学像が得られない
ので、トラッキング信号が得られなくなるという問題が
あった。
例えば、光の波長λと対物レンズの開口数NAがそれぞ
れ λ−0.78 pm 、  NA= 0.5であるとき
、空間カットオフ周波数fcはf c = 2 NA/
λ−1/λ 1280本/mmとなり、p≦λ−0,7
8μm、即ち、トラックピッチpが光の波長λ以下では
、トラッキングサーボを行うことができなくなる。
かかる点に鑑み、この発明の目的は、等価的に従来の2
倍の密度の記録トラックを有しながら、従来と同一の空
間カットオフ周波数の光学系を用いてトラッキング制御
が可能となる光ディスクを提供するところにある。
80課題を解決するだめの手段 この発明は、トラッキング制御信号を得るためのプリパ
ターンGが信号記録領域内に予め形成される光ディスク
において、先行するプリパターンの終端Gifに対して
後続するプリパターンの始端GjsをトラックピッチP
の1/2だけずらすように形成した光ディスクである。
F0作用 かかる構成によれば、等価的に従来の2倍の密度の記録
トラックが形成され、従来と同一の空間カットオフ周波
数の光学系を用いて、トラッキング制御が可能となる。
G、実施例 以下、第1図〜第6図を参照しながら、この発明による
光ディスクの一実施例について説明する。
G1一実施例の構成 この発明の一実施例の構成を第1図に示す。
第1図においては、渦巻状の案内溝Gがディスクの同一
半径上で1周毎に分断されて、複数本の案内溝Gi、G
jが形成されると共に、先行する案内溝の終端Gifに
対して後続する案内溝の始端Gjsがトラックピッチp
の1/2だけずらして形成される。
これにより、分断領域では、溝部と「しきい」部、また
は、「しきい」部と溝部がトラック方向心こそれぞれ連
続することになる。
G2一実施例の動作 次に、第2図〜第4図をも参照しながら、この発明の一
実施例にプッシュプル法を適用した場合のトラッキング
制御動作について説明する。
この場合は、第2図に示すように、主ビームスボッI・
SPoに加えて、例えば1次回折光を利用する、副ビー
ムスポットSPaが用いられる。この副ビームスボッl
−3Paは、主ビームスポットSPoに対して、ディス
クの半径方向外側にトラックピッチpの1/4だけ間隔
をおいて(オフセットして)形成される。その余の構成
は前出第12図と同様である。
上述の2個のビームスボッ)SPo、SPaに対応して
、第3図に示すように、光検出器(10)は、2対の光
検出素子(111)、 (llr)、 (121)、 
(12r)から構成される。制御信号形成回路(20)
の一方の差動増幅器(21)において、1対の検出素子
(111)、 (llr)の出力の減算がなされると共
に、他方の差動増幅器(22)において、他の1対の検
出素子(121) 、 (12r)の出力の減算がなさ
れる。乗算器(23)において両差動増幅器(21) 
、 (22)の出力が乗算され、乗算器(23)の出力
が、端子OUTを経て、トラッキング制御信号として、
光ピンクアップの2軸アクチユエータ(第11図参照)
に供給される。
この実施例においてプッシュプル法を適用した場合、主
ビームスボッ) SPoに対応する検出素子(111)
、 (llr)の検出出力S ol 、  S orは
、前述のように、互いに逆位相の正弦波となり、それぞ
れ前出(la) 、 (lb)式のように表される。そ
して、差動増幅器(21)により、雨検出出力Sol、
Sorから形成される差信号Ssoは、前出(2)式の
ように表されて、第4図Aに示すように、その空間周期
が1−ラックピンチPと等しく、任意のトラックTi 
の中心で正方向にゼロクロスするような正弦波とな1す る。
また、副ビームスポットSPaに対応する光検出素子(
121) 、 (12r)の検出出力Sal、  Sa
rは、その空間位相が、上述の検出素子(111)、 
(llr)の検出出力Sol、  Sorに対して、そ
れぞれπ/2(トラックピッチPの1/4)ずつ進んだ
、互いに逆位相の余弦波となり、次の(7a) 、 (
7b)式のように表される。
5al= −cos (2rt x/p) −(7a)
Sar−cos(2πx/P)・・・・(7b)この検
出出力Sal、  Sarから、差動増幅器(22)に
より形成される差信号Ssaは、次の(8)式のように
表されて、第4図Bに示すように、その空間周期がトラ
ックピッチpと等しく、任意のトラックTiの中心で最
大値をとるような余弦波となる。
5sa=2cos (2πX/P) ・・−・(8)乗
算器(23)において、上述のような両差信号S so
、 S saが乗算されて、次の(9)式で表されるよ
うなトラッキング制御信号ST2が乗算器(23)から
出力される。
ST2= Sso −5sa −2sin(2・ 2πx/p )  ・・・・(9)
第4図Cに示すように、このトラッキング制御信号ST
2は、その空間周期がトラックピッチpの1/2であっ
て、任意のトラックTiの中心と、隣接する2本のトラ
ック、例えば、Ti、Ti+1の中間点毎に、正方向に
ゼロクロスするような正弦波となる。
これにより、この実施例においては、プッシュプル法を
適用した場合、従来と同一の光源及びレンズ系を用いな
がら、従来のトラックピッチPの1/2、即ち、従来の
2倍の密度のトラックを充分追従することができる。
なお、トラッキングサーボループの応答が遅いので、走
行トラックの終端Gifから終端トラックの始端Cr1
sに移行する際のトランジェントは問題にならない。
従って、連続溝形式の光ディスクにおいて、通常の場合
は余白とされる、溝の間の「しきい」部にまで情報を書
き込み、読み出すことができて、従来の2倍の密度で情
報を光ディスクに記録し、再生することができる。
G3一実施例の他の動作 次に、第5図及び第6図をも参照しながら、この発明の
一実施例に3スポツト法を適用した場合のトラッキング
制御動作について説明する。
この場合は、第5図に示すように、主ビームスポットS
Po及び2個の副ビームスボッ)SPa、SPbに加え
て、例えば2次回折光を利用する、第3の副ビームスポ
ットSPcが用いられる。この副ビームスポットSPc
は、主ビームスポットSPoに対して、ディスクの半径
方向外側にトラックピッチpの1/2だけ間隔をおいて
(オフセットして)形成され、第2の副ビームスポット
SPbに関して、主ビームスポットSPoと対称になる
。その余の構成は前出第14図と同様である。
上述の4個のビームスポットSPo、 SPa、 SP
b、 SPcに対応して、光検出器(IOA)は、第6
図に示すように、4個の光検出素子(11)、 (12
)、 (13)、 (14)から構成される。制御信号
形成回路(20)の一方の差動増幅器(21)において
、検出素子(13L (12)の出力の減算がなされる
と共に、他方の差動増幅器(22)において、検出素子
(14) 、 (11)の出力の減算がなされる。乗算
器(23)において両差動増幅器(21) 、 (22
)の出力が乗算され、乗算器(23)の出力が、端子O
UTを経て、トラッキング制御信号として、光ピツクア
ップの2軸アクチユエータ(第11図参照)に供給され
る。
この実施例において3スポツト法を適用した場合には、
原則ビームスポットSPa、SPbに対応する検出素子
(12) 、 (13)の検出出力Sa、Sbは、前述
のように、互いに逆位相の正弦波となり、それぞれ前出
(3a) 、 (3b)式のように表される。そして、
差動増幅器(21)により、雨検出出力Sa、Sbから
形成される差信号Sabは、前出(4)式のように表さ
れて、前出第4図Aに示すように、その空間周期がトラ
ックピッチpと等しく、任意のトラックTiの中心で正
方向にゼロクロスするような正弦波となる。
また、主ビームスポットSPo、第3の副ビームスポッ
トSPcに対応する光検出素子(11)、 (14)の
検出出力So、Scは、その空間位相が、上述の検出素
子(12) 、 (13)の検出出力Sa、Sbに対し
てそれぞれπ/2(トラックピッチPの1/4)ずつ進
んだ、互いに逆位相の余弦波となる。
差動増幅器(22)により、この検出出力So、Scか
ら形成される差信号Scoは、次の(10)式のように
表されて、前出第4図Bに示すように、その空間周期が
トラックピッチpと等しく、任意のトラックTi の中
心で最大値をとるような余弦波となる。
5co−2cos(2πx/p)・・・・(10)乗算
器(23)において、上述のような両差信号Sba、S
coが乗算されて、次の(11)式で表されるようなト
ラッキング制御信号ST2が乗算器(23)から出力さ
れる。
5T2= 5ba−3c。
一28in(2・2πx/p)・・・・(11)前出第
4図Cに示すように、このトラッキング制御信号ST2
は、その空間周期がトラックピッチpの1/2であって
、任意のトラックTiの中心と、隣接する2トラツク、
例えば、T i、 T i+1の中間点毎に、正方向に
ゼロクロスするような正弦波となる。
これにより、この実施例においては、3スポツト法を適
用した場合にも、従来と同一の光源及びレンズ系を用い
ながら、従来のトラックピッチpの1/2、即ち、従来
の2倍の密度のトラックを充分追従することができる。
従って、連続溝形式の光ディスクにおいて、通常の場合
は余白とされる、溝の間の「しきい」部にまで情報を書
き込み、読み出すことができて、従来の2倍の密度で情
報を光ディスクに記録し、再生することができる。
G4他の実施例の構成 次に、第7図〜第9図を参照しながら、この発明による
光ディスクの他の実施例について説明する。
この発明の他の実施例の全体の構成を第7図に示し、そ
の要部の構成を第8図に示す。
第7図においては、例えばディスクの同一直径上で、同
心の複数のトラックが、例えば半周毎に分断されて、半
円弧状の複数のトラックT i 、 T jTk、TI
が形成される。各トラックTi〜T1の半径はトラック
ピッチpの1/2ずっ順次大きくなるように設定されて
、先行するトラックの終端Tif、 Tkfに対して、
それぞれ後続するトラックの始端Tjs、 Tlsがト
ラックピッチpの1/2だけずらして形成される。
第8図に示すように、この実施例では、各トラックTi
−Tl毎に、従来のサーボビット対Psi(PTa、P
Tb)に加えて、新たにサーボビット対Ps2(PTc
、 PTd)が設けられる。新サーボビット対Ps2は
、トラック方向に原サーボビット対Psiからそれぞれ
所定の距離をおいて、かつ、新サーボピットPTc、 
PTdが、トラックTiの中心線上と、先行トラックT
 i−1との中間線上に配されて、新サーボピットPT
c、 PTdは、ディスクの半径方向に原サーボピット
PTa、 PTbに対して、トラックピッチpのそれぞ
れ1/4の間隔をおいている。
なお、中間線上の制御ピットPToの図示は省略したが
、その余の構成は前出第15図と同様である。
G5他の実施例の動作 次に、第9図をも参照しながら、この発明の他の実施例
にサンプルサーボ法を通用した場合のトラッキング制御
動作について説明する。
上述のような4個のサーボピットPTa、PTb PT
c。
PTdにそれぞれ対応して、第9図に示すように、制御
信号形成回路(30)は4個のサンプルホールド回路(
31) 、 (32) 、 (33) 、 (34)を
備える。各サンプルホールド回路(31)〜(34)に
は、光検出器(IOB)の検出出力が供給されると共に
、PLL回路(35)を介してこの検出出力に制御され
るタイミング信号発生回路(36)から、適宜のタイミ
ング信号が供給される。
一方の差動増幅器(37)において、第1.第2のサン
プルホールド回路(31) 、−(32)の各出力の減
算がなされると共に、他方の差動増幅器(38)におい
ては、第3.第4のサンプルホールド回路(33) 。
(34)の各出力の減算がなされ、乗算器(39)にお
いて両差動増幅器(37) 、 (38)の出力が乗算
され、乗算器(39)の出力が、端子OUTを経て、ト
ラッキング制御信号として、光ピツクアップの2軸アク
チユエータ(第11図参照)に供給される。
この実施例においてサンプルサーボ法を適用した場合に
は、原サーボピッ)PTa、PTbに対応して、第1.
第2のサンプルホールド回路(31) 、 (32)か
ら得られる検出出力Sa、Sbは、前述のように、互い
に逆相の正弦波となり、それぞれ前出(5a) 。
(5b)式のように表される。そして、差動増幅器(3
7)により、雨検出出力Sa、Sbから形成される差信
号Sbaは、前出(6)式のように表されて、前出第4
図Aに示すように、その空間周期がトラックピッチPと
等しく、任意のトラックTiの中心で正方向にゼロクロ
スするような正弦波となる。
また、新サーボピットPTc、PTdに対応して、第3
、第4のサンプルホールド回路(33) 、 (34)
から得られる検出出力Sc、Sdは、その空間位相が、
上述のサンプルホールド回路(31) 、 (32)か
らの検出出力Sa、Sbに対してそれぞれπ/2(トラ
ックピッチpの1/4)ずつ進んだ、互いに逆位相の余
弦波となる。
差動増幅器(38)により、この検出出力Sc、Sdか
ら形成される差信号Sdcは、次の(12)式のように
表されて、前出第4図Bに示すように、その空間周期が
トラックピッチpと等しく、任意のトラックTiの中心
で最大値をとるような余弦波となる。
5dc−2cos(2πX/p)・・・・(12)乗算
器(39)において、上述のような両差信号S ba、
  S dcが乗算され、次の(13)式で表されるよ
うなトラッキング制御信号ST2が乗算器(39)から
出力される。
5T2= 5ba−3dc =2sin (2・2πx/p) ・=・(13)前出
第4図Cに示すように、このトラッキング制御信号ST
2は、その空間周期がトラックピッヂpの1/2であっ
て、任意のトラックTiの中心と、隣接する2本のトラ
ンク、例えば、Tj−1゜Ti の中間点毎に、正方向
にゼロクロスするような正弦波となる。
これにより、この実施例においてサンプルサーボ法を適
用した場合にも、前述の実施例と同様に、従来と同一の
光源及びレンズ系を用いながら、従来のトラックピンチ
pの1/2、即ち、従来の2倍の密度のトラックを充分
追従することができて、従来の2倍の記録密度の光ディ
スクに対応することができる。
H0発明の効果 以上詳述のように、この発明によれば、トラッキング用
に予め形成されるプリパターンを、先行プリパターンの
終端に対して後続プリパターンの始端がトラックピッチ
の1/2だけずれるように形成したので、等価的に従来
の2倍の密度の記録トラックを有しながら、従来と同一
の空間カットオフ周波数の光学系を用いてトラッキング
制御が可能な光ディスクが得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による光ディスクの一実施例の構成を
示す路線平面図、第2図はこの発明の一実施例に適用す
るトラッキング制御技法の説明のための路線平面図、第
3図はこの技法による制御回路系の構成例を示すブロッ
ク図、第4図はこの発明の一実施例のトラッキング制御
動作を説明するための波形図、第5図はこの発明の一実
施例に適用する他のトラッキング制御技法の説明のため
の路線平面図、第6図はこの技法による制御回路系の構
成例を示すブロック図、第7図はこの発明による光ディ
スクの他の実施例の構成を示す路線平面図、第8図はこ
の発明の他の実施例に適用するトラッキング制御技法の
説明のための路線平面図、第9図はこの技法による制御
回路系の構成例を示すブロック図、第10図は従来の光
ディスクの構成例を示す路線平面図、第11図はこの発
明の説明のための斜視図、第12図は従来例に適用する
トラッキング制御技法の説明のための路線平面図、第1
3図は従来例のトラッキング制御動作を説明するための
波形図、第14図は従来例に適用する他のトラッキング
制御技法の説明のための路線平面図、第15図は他の従
来例の要部の構成を示す路線平面図である。 (10) 、 (10八)、(10B)は光検出器、(
20) 、 (30)は制御信号形成回路、(21) 
、 (22) 、 (37) 、 (38)は差動増幅
器、(23) 、 (39)は乗算器、(31)〜(3
4)はサンプルホールド回路、(35)はタイミング信
号発生回路、Gi、Gj は案内溝、Ti、TI はト
ラック、pは従来のトラックピッチ、5Pa=’SPo
はビームスポット、PTa=PTdはサーボビット、S
T2はトラッキング制御信号である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 トラッキング制御信号を得るためのプリパターンが信号
    記録領域内に予め形成される光ディスクにおいて、 先行する上記プリパターンの終端に対して後続する上記
    プリパターンの始端をトラックピッチの1/2だけずら
    すように形成したことを特徴とする光ディスク。
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