JPH0636247B2 - 光ディスク媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学的に情報を記録し再生する光ディスク媒
体に係り、特に光ビームスポットを案内するための溝を
有し、この溝をたよりに光ビームスポットを案内しなが
ら情報を記録・再生する光ディスク媒体に関する。

〔従来の技術〕

従来、例えばディジタル情報を光学的に記録・再生でき
る形態で記録する光ディスクにおいて、あらかじめ光デ
ィスクに光ビームスポットを案内するための溝を設けて
おき、情報を記録する際にこの溝をたよりに光ビームス
ポットを案内しながら情報を記録していく追加記録可能
な光ディスク装置が提案されている（例えば、プレス
インフォメーション フィリップス（Press informatio
n Philips） Nov.７th１９７８、あるいは特開昭５４
−１３０１０２号参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

光ビームスポットの案内は、光ディスクに形成された溝
によって回折される、光の遠視野像を監視することによ
って可能となる。例えば、光ディスクからの回折光をト
ラックをはさんでトラックと平行に位置した２つの光検
出器で受光して、それぞれの出力を差動することによ
り、光ビームスポットと溝とのずれを示すトラッキング
信号を得るものがある。しかし、光検出器を回折光の遠
視野領域に位置するため、光ビームを振ったり、ディス
クが傾くとトラッキング信号にオフセットが発生し、ト
ラック追跡が正常に行なわれないという欠点があった。

第１図は回折光を用いたトラッキング信号検出装置にお
いて、光検出器面上でのスポット移動によって、トラッ
キング信号にオフセットが生ずる原理を説明する図であ
る。第１図（ａ）は光検出器（受光面１，２を有する）
上でのスポット位置の平面図であり、第１図（ｂ）はＡ
Ａ′の中心線に対する断面図であり、光スポットの強度
分布を示す。第１図（ｃ）は光検出器上のスポットに対
応して、ディスク面上の対物レンズによって集光された
光スポットの強度分布と溝の位置関係を表わす断面図で
ある。第１図（ｃ）の（イ）の場合は光スポットの中心
７はディスク面上の溝のない場所に位置しており、第１
図（ｃ）の（ロ）の場合は溝の中心８と一致しており、
第１図（ｃ）の（ハ）の場合は光スポットが溝の左端
（又はディスクの回転内側）にあり、第３図（ｃ）の
（ニ）の場合は溝の右端（又はディスクの回転外側）に
ある場合を示している。第１図において、点線で示した
光検出器上のスポット４は、ディスクの対物レンズ光軸
との傾き、又は偏心に追従するために対物レンズの光軸
を移動することによって生じたものである。

第１図において、光検出器は受光面が２つの部分１，２
に分かれており、その間隔は非常に狭い。ディスク面上
のスポットが溝６の中心にあるとき、光検出器面上のス
ポットは第１図（ｂ）の（ロ）のようになり、２つの受
光面１及び２に等しく実線３の如く回折光量が入射され
る。しかし、この状態において、ディスクの傾きや対物
レンズの移動によって光検出器面上のスポット位置が移
動すると点線４のようになる。

回折光によるトラッキング信号は通常回折光のアンバラ
ンスを検出するため、受光部１，２の出力の差動信号を
トラッキング信号として用いる。すると上述のように光
検出器面上のスポット位置が移動する場合にはディスク
面上のスポット中心７が溝６の中心８と一致しているに
もかかわらず、受光部１，２の差動信号は零にならず、
トラッキング信号としてはオフセット分が生ずることに
なる。

さらに、ディスク面上のスポットの中心７が溝６の左端
にある第１図（ｃ）の（ハ）の場合、光検出器面上のス
ポットの強度分布は第１図（ｂ）の（ハ）のようにな
り、受光部１に入射する光量が大きくなり、受光部１，
２の差動出力にアンバランスを生じ、ディスク面上のス
ポット中心とトラック中心のずれ量と方向を知ることが
できる。また第１図（ｃ）の（ニ）のように、ディスク
面上のスポット中心が溝の右端にある場合には光検出器
面上のスポットの強度分布は第１図（ｂ）の（ニ）のよ
うになり、受光部１，２の差動出力は第１図（ｃ）の
（ハ）の場合の逆になる。

本発明は、以上の問題を解決するためになされたもので
あって、案内溝による回折光のアンバランスを検出して
トラッキング制御しながら情報を記録再生するに際し
て、ディスクの傾きや対物レンズの光軸移動によるトラ
ッキング信号のオフセットを補正することができ、正確
なトラッキング制御信号を得ることを可能とする光ディ
スク媒体を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本願発明は光学的に情報を
記録し再生するための光スポットを案内する溝と、溝に
沿って設けられた複数のセクタと、光学的に読み取り得
る形態で情報を記録する記録膜を有する光ディスク媒体
において、各セクタはセクタの始点を示すためのセクタ
マークと、マークの後に設けられるスポットの径以上の
長さを有する反射面と、反射面の後に設けられる記録領
域を有し、反射面は溝の一部を切断して構成されている
ことを特徴とする。

通常はマークの後に、セクタの番地を示す番地情報と、
番地情報を検出するための同期信号とが形成されている
制御信号領域を有し、制御信号領域の後に反射面を有す
る。マーク、番地情報、及び同期信号は予め形成されて
いることが好ましい。また、記録領域の後に、記録され
ないバッファ領域を有することが好ましい。

〔作用〕

本発明は、照射される光ビームスポットを回転方向に沿
って案内するための溝の一部を所定の間隔ごとに切断し
て全反射面、つまり光ビームスポットをほぼそのまま反
射する鏡面領域とする。この全反射面から得られる信号
を利用してオフセットを補正することが可能となる。す
なわち全反射面ではトラック信号のオフセット成分のみ
が現われ、オフセット検出領域として機能するので、こ
の全反射面からオフセット成分を検出して保持し、案内
溝からの回折光によるトラッキング信号を補正して正確
なトラッキング信号を得て、トラッキング制御を行なう
ことができる。

反射面の長さは、光スポットが周囲の溝からの影響を受
けない長さである必要があり、具体的には光スポットの
直径以上である。また、反射面は光スポットがその位置
を通過するタイミングが確実に検出できる箇所にある必
要がある。さらに、反射面が反射面として作用するため
にはこの部分に追加記録されることがない箇所である必
要がある。

以上の要求から、反射面はセクタの先頭を示すセクタマ
ークと追加記録領域の間が適当であり、さらに好ましく
は、セクタマークの後の制御信号領域と追加記録領域の
間が望ましい。即ち、セクターマークを反射領域の基準
として用いることができ確実に反射領域を検出できる。
さらに、セクタマークや制御信号を検出してから追加記
録領域に記録を開始するために時間的に余裕が必要なた
めに、制御信号領域と追加記録領域の間にはギャップ領
域を準備する必要があり、この箇所には実効的に記録さ
れないために反射領域を設ける箇所として適当である。

第２図により本発明の原理を説明する。第２図はディス
ク面上のスポット中心７が、溝６を左端から右端に向け
て通過しながら、光検出器面上のスポット位置をずれ量
Δだけずらしていった場合の受光部１，２の差動出力１
５の変化を表わしたものであり、点１０はディスク面上
のスポット中心７が溝６の左端にある場合を示し、点１
１は同中心７が溝６の右端にある場合を示し、黒点１２
はスポット中心７が溝６の中心にある場合を示す。実線
１４は黒点１２を結んだものであり、これは差動出力１
４をトラッキング信号とみた場合には光検出器面上のス
ポット移動とオフセットの関係を表わすものとなる。

一方、点線１３は第１図（ａ）〜（ｃ）の（イ）の場
合、すなわち、ディスク面上のスポットが溝のない全反
射面にあって、光検出器面上のスポットがΔだけ移動し
たときの受光部１，２の差動出力を示す。

第２図から明らかなように、光検出器面上でのスポット
の移動量Δが少ない場合には、差動出力１５の振幅に対
する点線１３と実線１４のズレ量の比は小さく、ほぼ点
線１３の値で実線１４を代用しても良い。点線１３の出
力は全反射面における受光部１，２の差動出力であるか
ら、溝の一部に全反射面を設けておき、光スポットが全
反射面を通過するときの差動出力１３の値を抜き出して
オフセットを検出し、この値を用いて差動出力を補正す
ることにより、ディスクの傾きや対物レンズの光軸移動
に影響されずに、オフセットのない正確なトラッキング
信号を得ることができる。

このように、本願発明は従来のトラッキング用案内溝を
有する光ディスク媒体において、所定の箇所に溝を切断
して全反射面を形成したものである。この全反射面は上
記用途の他に、媒体出荷時の検査領域としても利用でき
る。すなわち、光ヘッドで媒体の反射率や未記録状態の
信号レベルを測定し、規定の値を満たすか否かをチェッ
クする。このような検査をする際に溝が存在すると、溝
構造の情報が検出信号に混在するために検査の信頼性が
低下するため、本願発明の全反射面は好適である。ま
た、この全反射面にテスト信号を記録し、これを顕微鏡
などで直視観察することで光ディスク媒体の評価が可能
となる。この場合も、従来のように媒体全体に溝が形成
されていると、溝からの反射、回折光によって観察が困
難となる。

本願発明の光ディスク媒体を再生する際には、その全反
射面から所定のタイミングで一定の最大強度の検出信号
が得られる。このために、この全反射面からの信号は、
前記オフセット検出以外にも、再生信号の信号レベルの
基準値として用いることができる他、タイミング信号と
しても利用できる。

〔実施例〕

第３図は、オフセット検出領域として機能する全反射面
を設けた本発明の光ディスク媒体の一実施例の要部を模
式的に示す図である。

第３図においては、溝６の一部を切ってその切断部を全
反射面としている。第３図（ａ）は平面図であり、その
Ｂ−Ｂ′の断線に沿って切断した切断面が第３図（ｂ）
である。切断部は溝６がなく平坦であり、その長さは
スポット２０が切断部にあるとき周囲の溝６から影響を
受けない長さが好適である。例えば、使用スポットサイ
ズ（スポット強度が１／ｅ^２となる直径）以上である。

溝６の深さｈは光学的な光路長としてはλ／８（λはレ
ーザ光の使用波長）が良いが、他の条件によってこれか
らずれたものでもよく、また、溝の形状についても本発
明は限定されないことは勿論である。

第４図は、本発明による追加記録可能な光ディスクのト
ラック形態の一例を示す平面図である。例えば、ディス
クの使用領域は、最外周は２８０φ、最内周は１８０φ
の領域にあり、半径方向５０mmの間に１．６μｍピッチ
間隔に３２０００本のトラック、すなわち光スポットを
回転方向に沿って案内するための溝が同心円状あるいは
スパイラル状に予め設けられている。一本のトラックは
円周方向に６４分割されており、それぞれセクタという
名称が与えられた情報の区切りとなっている。

第４図は１本のトラックがセクタ３０，３１，３２，３
３，３４，３５，３６，３７……に分割された構成を示
しており、例えばセクタ３４のさらに詳しい構造は第５
図のようになっている。すなわち、各セクタは、セクタ
の頭であることを検出するためのマーク（セクタマーク
と称す）４０があり、次に番地情報（トラック番号とセ
クタ番号）を検出するためにクロックを発生する回路
（通常はＰＬＬ（Phase Locked Loop）を使用する）を
動作させるための信号４１があり、次に番地情報４２が
ある。以上の３つの信号が予め記録されている。次に追
加記録領域４４の前にギャップ４３が用意されている。
これは情報信号を検出して、記録を開始するまでに時間
的な余裕を持たせるためであり、実効的に記録されな
い。点線で示す領域４５はバッファ領域であり、回転変
動，クロックジッタ等の原因により、記録領域の増加を
吸収する役目を持つ。

以上の追加記録可能な光ディスクでは、上述の全反射面
を挿入する箇所としては、追加記録されない領域が良
く、ギャップ４３か、バッファ４５の領域が好適であ
る。すなわち、トラックに沿って同心円状あるいはスパ
イラル状に設けられる案内溝６の一部を、ギャップ４３
かバッファ４５の領域で切断して、オフセット検出領域
として機能する全反射面を所定の間隔ごとに設ける。そ
の長さは、前述したように光スポットが切断部にある
とき周囲の溝から影響を受けない長さで、光スポットサ
イズ以上とする。なお、本発明に従えば、上述のセクタ
構造にとらわれることなく、データ処理に特別の問題が
生じなければどの領域でも良いのは勿論である。

次に、上述したオフセット検出領域として機能する全反
射面を検出する方法について説明する。

第１にリアルタイムにオフセットを検出する方法があ
る。まず、全反射面の位置に光スポットがあることを知
る必要がある。追加記録可能な光ディスクの場合にはセ
クタマークから全反射面を挿入した領域までの時間間隔
はあらかじめ知られているので、まず、セクタマークを
検出し、その後時間を測定して全反射面の領域に光スポ
ットが来たことを検出すれば良い。

以上、説明した方法によれば、光検出器の差動出力を前
述の方法によって検出したタイミングによりサンプルホ
ールドすることによってオフセット分を検出保持でき
る。

なお、光スポットが全反射面にあることを検出するのに
時間遅れが生ずるような方法を用いる場合には、光検出
器の差動出力を前述の時間遅れ分だけアクログ遅延を行
なえば良い。アナログ遅延の方法としては、ＣＣＤ（Co
rge Cogpled Device）、又は遅延線でも良い。

第６図は、本発明の媒体を用いてトラッキングしつつ記
録再生を行う装置の例の構成を示す図である。

図において、レーザ７１からでは光ビームはレンズ７２
により平行光となり、プリズム７３，λ／４板７４
（λ：レーザ波長），絞り込みレンズ７５を通って案内
トラックを有するディスク７６上に１μｍφ程度のスポ
ットに収束する。ディスク７６上には、反射膜あるいは
記録膜が蒸着してあり、案内トラック７７に入射した光
ビームは反射され、再び絞り込みレンズ７５，λ／４板
７４，プリズム７３を通って情報検出系へ導かれる。情
報検出系（自動焦点検出系は図示せず）は集束レンズ７
８とトラッキング信号と情報信号を検出する受光面が二
分割された光検出器７９からなっている。

ディスク７６は第７図に示す如く、情報を記録再生する
光スポットを案内するための案内トラック７６２，全反
射領域６３を検出するタイミングを発生させるセクタマ
ーク部６４から構成されている。案内トラック６２はλ
／８程度の深さの溝を有しており、第１図で説明したよ
うに案内トラック６２に対する入射スポットの位置関係
により反射する回折光分布が変化するのでこの変化を二
分割光検出器７９で受光し、各信号を差動アンプ８０で
差動することによりトラッキング信号が得られる。

第８図に各回路からの出力波形を示す。第８図（ａ）は
ディスクの傾きがない時の正常なトラック信号を表わ
す。信号中に平らなレベルを示す部分はスポットが全反
射領域を通過した時を示す。次にディスクの傾きが生じ
た時のトラック信号を第８図（ｂ）に示す。この時、反
射光の光軸がディスクの傾きによって移動するので、そ
れによりΔのオフセットが生ずる。このためトラックサ
ーボ系は電気的な零をトラックの中心として追跡するの
でトラックずれが生じることになる。この時のトラッキ
ング信号は第８図（ｃ）に示す如き波形となり、全反射
領域の通過時にはΔのオフセットをもったものとなる。
二分割光検出器７９の出力を和動アンプ８１で和動する
と、情報信号が得られる。情報信号中第９図（ｄ）では
セクタマーク部６４に注目して示してある。この出力を
同期信号検出器８２に通して全反射領域６３を抽出する
ためのゲート信号を発生させる（第８図（ｅ）に示
す）、ゲート信号はゲート回路８３へ導かれ、トラッキ
ング信号から全反射領域での信号を抽出する。その出力
はホールド回路８４へ導かれ、抽出された信号を保持し
てオフセット信号を検出する（第８図（ｆ）に示す）。
この信号は差動アンプ８５で、トラッキング信号と差動
され、差動アンプ８５の出力にディスク傾きによるオフ
セットを補正したトラッキング信号が得られ、トラック
サーボ回路８６をへて、トラック追跡を行なうレンズ駆
動装置８７を駆動する。これにより正確なトラック追跡
を行なうことができる。ここではトラック追跡をレンズ
により行なう場合について説明したが、ビームをミラー
で振ることによりトラック追跡を行なう時も同様であ
る。

〔発明の効果〕

本発明の光ディスク媒体によれば、ディスク傾きにより
発生するトラッキング信号内のオフセットを補正できる
ので、ディスクの傾きに影響されずに正確にトラッキン
グ制御しながら情報を記録再生できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、オフセットの生じる原理を説明する説明図、
第２図は、光検出器からの差動出力の変化を説明するた
めの波形図、第３図〜第５図は、本発明による光ディス
クの構成を説明するための図、第６図は、本発明の媒体
を用いる装置の一例を示すブロック図、第７図は本発明
の光ディスク平面概略図、第８図は第６図の装置の動作
を説明するための波形図である。 ７１……レーザ、７２……レンズ、７３……プリズム、
７４……λ／４板、７５……絞り込みレンズ、７６……
ディスク、７７……案内溝、７８……収束レンズ、７９
……二分割光検出器、８０……差動アンプ、８１……和
動アンプ、８２……同期信号検出回路、８３……ゲート
回路、８４……ホールド回路、８５……差動アンプ、８
６……トラックサーボ回路、８７……レンズ駆動装置。

フロントページの続き (72)発明者 中村 滋 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−3728（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学的に情報を記録し再生するための光ス
   ポットを案内する溝と、該溝に沿って設けられた複数の
   セクタとを有し、光学的に読み取り得る形態で情報を記
   録する光ディスク媒体において、上記各セクタはセクタ
   の始点を示すためのマークと、該マークの後に設けられ
   る上記スポットの径以上の長さを有する反射面と、該反
   射面の後に設けられる記録領域を有し、上記反射面は上
   記溝の一部を切断して構成されていることを特徴とする
   光ディスク媒体。
2. 【請求項２】前記マークの後に、前記セクタの番地を示
   す番地情報及び該番地情報を検出するための同期信号が
   形成されている制御信号領域を有し、該制御信号領域の
   後に前記反射面を有することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の光ディスク媒体。
3. 【請求項３】前記マーク、番地情報、及び同期信号が予
   め形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項または第２項に記載の光ディスク媒体。
4. 【請求項４】前記記録領域の後に、記録されないバッフ
   ァ領域を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   乃至第３項のうちいずれかに記載の光ディスク媒体。