JPH0644347B2

JPH0644347B2 - 光学的記録再生装置

Info

Publication number: JPH0644347B2
Application number: JP55167425A
Authority: JP
Inventors: 富夫吉田; 勲佐藤; 俊次張替; 健二小石
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1980-11-27
Filing date: 1980-11-27
Publication date: 1994-06-08
Anticipated expiration: 2009-06-08
Also published as: JPS5792439A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、レーザ等の光源の光を微小径の光を絞っ
て、光学的に記録できる記録材料を塗布したディスク等
に照射することによって、信号を高密度で記録再生でき
る光学的記録再生装置に関するものである。

上記のような光学的記録再生装置に信号を高密度で記録
する場合には、ディスク上に記録信号によって形成され
るトラックピッチに対応してディスクと光学ヘッドとを
相対的に移動させる必要があり、高密度の記録を行なう
ほど高精度の送り機構が必要になる。

また、このような光学的記録再生装置においては、デツ
キの内部および外部から伝達される振動によっても記録
密度が制約される。

一方、ディスクの全面または一部に何らかの光学的ガイ
ドトラックを設けておき、この光学的ガイドトラックを
従来公知のトラッキング技術を用いて追従しながら信号
を記録していくことが行なわれている。このようなディ
スク全面または一部に光学的ガイドトラックを有するこ
とによって、前記光学ヘッドとディスクとの送り機構精
度が厳しくなく、かつ振動等にも強い光学的記録再生装
置が得られる。

第１図(A)はディスクの全周にわたって光学的ガイドト
ラックＧを有するディスクの例を示している。この光学
的ガイドトラックは、スパイラル形状あるいは同心円形
状を有し、濃淡あるいは反射率の違う細条を相互に配置
することによって構成したり、照射光に光の位相構造に
変化を与える凹または凸の連続で与えられる溝であった
り、あるいは反射光に方向性をもたせる形状、例えばＶ
字形の溝であったりする。

第１図(B)は、濃淡で形成される光学的ガイドトラック
の例を示す。この図で、T₁はトラックの間隔を示し、T₂
は信号が記録される光学的ガイドトラックの幅を示し、
透明基材ＵにおいてU₁は光の入射面を示し、U₂は記録材
料面を示し、矢印Ｆは光学的ガイドトラックの方向を示
す。

第１図(C)は、凹溝の光学的ガイドトラックの例を示
す。T₁′はトラックの間隔を、T₂′は信号が記録される
光学的ガイドトラックの幅を示し、透明基材Ｕ′におい
てU₁′は光の入射面を示し、U₂′は記録材料面を示し、
矢印Ｆ′はトラックの方向を示す。

一般に、光学的記録再生装置または再生装置において、
微小に絞った光ビームをディスクの記録材料面またはデ
ィスクの信号が記録されている面に正確に照射すること
は必須の要件であり、このために従来公知の焦点制御技
術が使われる。第１図に示したようなガイドトラックを
有するディスクを用いる場合、焦点制御系に光が光学的
ガイドトラックを横断したときの影響が何らかの形で外
乱として現われてくる場合が多い。また、例えば高速で
ガイドトラックの特定部を検索するためにディスクと光
学ヘッドとを相対的に高速で移動させる場合、移動速度
に対応して光学的ガイドトラックを横断する速度が異な
り、これに伴なって焦点制御系へ影響する外乱の周波数
も異なってくる。光学的記録再生装置では、上記のよう
な外乱に対しても焦点制御が乱されることなく常に安定
に機能していることが必須の条件となる。そのため、光
学的ガイドトラックを有する記録および再生可能なディ
スクを用いる光学的記録再生装置においては、ディスク
への焦点制御引き込み時、あるいは高速で光学的ガイド
トラックを横断したあと、あるいはその他の記録再生装
置の機能チェック時に、焦点制御が確実に機能している
かどうかを確認する必要がある。

第２図は反射光の非点収差を利用した従来の光ビームの
焦点制御方式を有した光学的記録再生装置を示した図で
ある。第２図において、１は光源であるところの半導体
レーザ、２は前記半導体レーザ１からの光を集光するた
めの集光レンズ、３および４はそれぞれ長方形状の前記
半導体レーザ１の光を略円形にするための凹と凸のシリ
ンドリカルレンズ、５はトラッキングミラー、６は微小
スポット光に絞るための絞りレンズ、７は例えば映像信
号等の情報を光学的に記録再生可能なディスク、８はデ
ィスクモータ、９は焦点制御を行なうための絞りレンズ
駆動装置で、ディスク７の面ぶれに応じて絞りレンズ６
を動かすこにより絞りレンズ６とディスク７との距離を
常に一定に保つ。この絞りレンズ駆動装置９としては、
例えばスピーカのボイスコイルのようなものが用いられ
る。１０は光ビームスプリッタ、１１は単凸レンズで、
凸シリンドルカルレンズ４とともに反射光に非点収差を
与える。１２は第３図に示すようなＡ，Ｂ，ＣおよびＤ
に４分割された光検出器である。第２図において、実線
ａで示した光ビームは両シリンドリカルレンズ３，４の
レンズ作用が有効に働く方向の光ビームを、破線ｂで示
した光ビームは両シリンドリカルレンズ３，４のレンズ
効果が働かない方向の光ビームをそれぞれ示す。ディス
ク７よりの前記光ビームａ，ｂの反射光はシリンドリカ
ルレンズ４と単凸レンズ１１とにより非点収差が与えら
れるため、ディスク７の面ぶれに応じて光検出器１２上
での光の形状が変化する。したがって、前記光の形状の
変化を利用して焦点制御を行なうことができる。具体的
には、第３図のＡ，Ｂ，ＣおよびＤからなる光検出器１
２において、ＤＩ＝（Ａの受光量＋Ｃの受光量）−（Ｂ
の受光量＋Ｄの受光量）から焦点制御のための焦点誤差
信号が得られる。ただし、A₁，A₂，A₃およびA₄はそれぞ
れ増幅器、Ｒはそれぞれ抵抗である。

第４図に前記焦点誤差信号の様子を示した。第４図のグ
ラフにおいて、縦軸は前記焦点誤差信号Ｖ，横軸は第２
図における絞りレンズ６とディスク７との距離Ｘ、すな
わちディスク７の位置を示し、同図中(ウ)はディスク７
上で最も光ビームが絞れる状態（ジャストフォーカス）
を示し、(エ)，(オ)，(カ)と行くに従って前記絞りレンズ
６と前記ディスク７との距離がジャストフォーカスの距
離より長く、すなわち絞りレンズ６から遠ざかる方向に
なり、一方(イ)，(ア)と行くに従って前記距離がジャスト
フォーカスの距離より短く、すなわち前記絞りレンズ６
に近づく方向になっていく前記焦点誤差信号の様子を示
している。この第４図をみてわかるように、例えば非点
収差を利用した焦点制御方式では、(オ)の位置より前記
ディスク７が面ぶれ等により前記絞りレンズ６より遠ざ
かれば焦点誤差信号の極性が反転してしまい、焦点制御
を正規な位置へ引き込むことができなくなる。したがっ
て、焦点制御引き込み範囲は第４図の(オ)の位置より左
側に限られ、焦点制御ループを閉じて焦点制御をかける
瞬間には、絞りレンズ６とディスク７の距離が第４図の
(オ)の位置より左側にないといけない。

また、第１図(B)，(C)にディスク構造の具体例を示した
が、これらは最も単純な構造のディスクであり、ディス
クそのものの光反射面としては、透明基材Ｕ，Ｕ′の光
の入射面U₁，U₁′および記録材料面U₂，U₂′とがある。
この他に記録感度を上げるために記録材料面付近に熱伝
導度の悪い膜を作ることにより、ディスク構造としては
多層構造となり光の反射面をいくつも有するディスクも
存在する。

今、例えば第１図(B)に示すディスクに焦点制御をかけ
るとすれば、焦点制御としては光の入射面U₁および記録
材料面U₂に入る可能性がある。また、サーボ系が外乱に
よって乱れてボイスコイル等自身がサーボ系に補償範囲
外に出てしまうこともある。

さらに、第３図および第４図で説明したように第１図
(B)のディスクの焦点制御動作を開始するに当り、ディ
スク７のある程度以内の面ぶれを想定して、まず一担、
絞りレンズ６をディスク７より遠ざけて徐々にディスク
７に近づけて第４図で説明した焦点制御引き込み範囲以
内に入ったときに焦点制御ループを閉にする必要があ
る。また一方で、絞りレンズ６を前記ディスク７に徐々
に近づけていく場合、第１図(B)の光の入射面U₁に対し
ても第４図と同じ形の焦点誤差信号が発生する。特に、
記録材料膜の反射率と透明基材Ｕの反射率がほぼ等しい
時には、ほぼ同じ振幅の焦点誤差信号が発生する。した
がって、焦点制御ループを閉にしたときに、第１図(B)
の光の入射面U₁に焦点制御が入る場合と記録材料面U₂に
入る場合とが存在し、光の入射面U₁に焦点制御が入ると
記録材料面U₂の焦点制御が行われないことになる。この
場合、一般に基材Ｕの厚さは１mm程度あるので、面Ｕ_１
に焦点が合っている微小光で、面Ｕ_２にあるガイドトラ
ックをＳ／Ｎ比良く検出できない。したがって、この好
ましくない面に焦点制御が引き込まれる場合には、ガイ
ドトラック横断信号は検出できないことになる。

なお、第３図で増幅器A₄の出力端子Ｓには、４分割の光
検出器１２のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの受光出力の総和が出力さ
れる。したがって、焦点制御をかけた状態で、第５図
(A)に示すように光が矢印で示すようにディスク７上の
前記光学的ガイドトラックＧを横断すると、第５図(B)
に示すようなパルス状のガイドトラック横断信号が発生
する。このガイドトラック横断信号の時間幅は、前記光
学的ガイドトラックＧを横切る光ビームの速さで変化す
る。また、ディスク７の１回転当りに発生するガイドト
ラック横断信号の数はディスク７の偏心によっても決め
られるものである。

また、第２図のトラッキングミラー５でトラッキング制
御をかけると光ビームがガイドトラックの１本のみを走
査するので、上記ガイドトラック横断信号は発生しな
い。

また、このトラッキング制御をかけたガイドトラックに
信号がすでに記録されている場合には、その再生信号が
第３図の増幅器A₄の出力端子Ｓに出力される。一方、そ
の光学的ガイドトラックに信号が未記録である場合に
は、出力端子Ｓには信号は出力されない。

したがって、この発明の目的は、ディスクに対する焦点
制御の状態を確認して信号記録面に対する焦点制御を確
実に行なわせることができる光学的記録再生装置を提供
することである。

この発明の一実施例を第６図に示す。すなわち、この光
学的記録再生装置は、第２図のものに第６図の回路ブロ
ックを付加したもので、光学的ガイドトラックＧを有す
るディスク７にレーザ等の光を微小径に絞って照射する
ことにより光学的ガイドトラックＧ上またはそれに沿っ
て信号を記録再生する光学的記録再生装置であって、デ
ィスク７の光学的ガイドトラックＧの記録材料面に照射
光の焦点を位置させる焦点制御回路手段Ｉと、焦点制御
指令信号に応答してこの焦点制御回路手段Ｉの焦点制御
範囲内に前記照射光の焦点を引き込む焦点制御引き込み
回路手段IIと、照射光の焦点が焦点制御回路手段Ｉの焦
点制御範囲内に引き込み可能な位置に到達したことを検
出して焦点制御引き込み回路手段IIの動作を停止させる
ための信号を出力する引き込み検出回路手段IIIと、デ
ィスク７の光学的ガイドトラックを照射光が横切ったと
きに生じるガイドトラック横断信号を検出するガイドト
ラック横断信号検出回路手段IVと、このガイドトラック
横断信号検出回路手段IVの無出力時に前記引き込み検出
回路手段IIIの作動後一定時間経過して前記焦点制御引
き込み回路手段IIを再作動させる引き込み再作動回路手
段Ｖとを備え、第３図の出力端子Ｓに出力されるガイド
トラック横断信号によって焦点制御が確実に動作してい
ること、すなわち焦点制御が確実に記録材料面U₂に入っ
たことおよび入りつづけていることを確認するように構
成している。

以下、この光学的記録再生装置について詳細に説明す
る。第６図において、端子ＤＩには、焦点制御誤差信号
（第３図の端子ＤＩの信号）が入力される。端子Ｊに
は、従来公知のボイスコイル等の焦点制御素子（絞りレ
ンズ駆動装置９）が接続される。端子Ｓには、第３図の
端子Ｓより出力される和信号（ガイドトラック横断信
号）が供給される。端子Ｋには焦点制御オン（Ｆ．Ｏ
Ｎ）指令信号が、端子Ｌには焦点制御オフ（Ｆ．ＯＦ
Ｆ）指令信号が入力される。

また、２１は焦点制御系の位相補償回路、２２は焦点制
御ループのオンオフを制御するスイッチで端子S₁の信号
で開閉が制御され、端子S₁がハイレベルのとき閉となっ
て端子p₁とr₁が接続される。２３はボイスコイル等の焦
点制御素子（絞りレンズ駆動装置９）のドライブ回路を
示す。

２４は、スイッチを示しコンデンサ２５を電源−V₂，＋
V₁で充放電させることによって、第７図(D)に示すゆる
いランプ出力V_cを発生する。この電圧がスイッチ２６を
通してドライブ回路２３に供給されると、前述の絞りレ
ンズ６は＋V₁で一担ディスク７から遠ざかり、つぎに−
V₂に向う信号で絞りレンズが徐々にディスク７に近づ
く。

２７は端子ＤＩに入力される焦点誤差信号を積分する積
分回路、２８はレベル比較器で、第４図に示す焦点誤差
信号と基準レベルV_thlとを比較し、焦点誤差信号が基準
レベルV_thlより高くなると信号を発生し、フリップフロ
ップ２９をリセットする。

２９は焦点制御引き込み用のフリップフロップを示す。
３０はインバータ、３１は単安定マルチバイブレータ等
で構成する遅延パルス発生回路、３２は焦点制御オンオ
フを制御するフリップフロップ、３３はオアゲート、３
４はアンドゲート、３５はインバータ、３６はガイドト
ラック横断信号を積分する積分回路、３７はしきい値電
圧V_th2と積分回路３６の出力とを比較するレベル比較
器、３８はアンドゲート、R₁およびR₂は抵抗を示す。

つぎに、この光学的記録再生装置の動作について第７図
を参照して説明する。

まず所期状態として、焦点制御オフの状態で、スイッチ
２２はp₁，r₁間がオフ、スイッチ２４はq₂，r₂間がオ
ン、スイッチ２６はp₃，r₃間がオフ、フリップフロップ
２９，３２はいずれもリセット状態、すなわちQ₁，Q₂い
ずれもローレベルとする。

まず端子Ｋに、焦点制御ループをオンにする信号（Ｆ．
ＯＦ）が第７図(A)に示すように入力される。このパル
スによってフリップフロップ３２がセットされ、Q₂が第
７図(B)に示すようにハイレベルとなる。また、同時
に、フリップフロップ２９もセットされ、Q₁信号が第７
図(C)に示すようにハイレベルになる。また、Q₁信号が
ハイレベルになることによって、スイッチ２４は端子
p₂，r₂間がオン、スイッチ２６は端子p₃，r₃間がオンと
なり、第７図(D)に示すような充放電波形の電圧がボイ
スコイル等の絞りレンズ駆動装置９に供給され、絞りレ
ズ６を一担ディスク７から遠ざけて徐々にディスク７に
近づける。

絞りレンズ６を近づけていくと、第４図で説明したよう
に、焦点誤差信号が基準レベルV_thlより大きくなりレベ
ル比較器２８に第７図(E)に示すパルス（このパルスは
絞りレンズ６とディスク７の距離が焦点制御引き込み範
囲に入ったことを示す）が発生する。このパルスによっ
てフリップフロップ２９はリセットされ、Q₁信号はロー
レベルになり、スイッチ２４，２６を所期の状態にもど
す。一方、同時にアンドゲート３８は、Q₂信号がハイレ
ベルで、他方の入力もハイレベルとなるので、その出力
を第７図(F)に示すようにハイレベルにし、この信号に
よってスイッチ２２のp₁，r₁間をオンにして焦点制御ル
ープをオンにする。また、Q₁信号がローにリセットされ
たことを検出して遅延パルス発生回路３１は、第７図
(G)に示すように、時間ｔだけ遅れたパルスを発生す
る。アンドゲート３８の出力で焦点制御ループをオンに
して、もし、記録材料面U₂（第１図(B)）に焦点制御が
かかると、端子Ｓに第７図(H)に示すようなガイドトラ
ック横断信号が入力される。この信号は、積分回路３６
で積分され、レベル比較器３７でしきい値電圧V_th2と比
較されて第７図(J)に示すようなハイレベルの出力が得
られる。レベル比較器３７の出力がハイレベルになる
と、インバータ３５の出力はローレベルとなり、前記遅
延パルス発生回路３１の出力はアンドゲート３４を通過
せず、焦点制御が入ったままの状態を維持する。この場
合において、ガイドトラックの存在する面に焦点が合っ
たときに、ガイドトラック横断信号が発生するのは、光
スポットがディスク上に描く円に対してディスク上のガ
イドトラックが数十〜数百μｍの偏心を有しており、例
えばトラックピッチ数μｍのガイドトラックの場合は、
トラッキング制御を行わないかぎり、光スポットが必ず
ガイドトラックを横断してガイドトラック横断信号を発
生させるものである。

一方、焦点制御ループオン後に、前記ガイドトラック横
断信号が発生しない場合には、レベル比較器３７の出力
はローレベルのままであるので、遅延パルス発生回路３
１の出力パルス（第７図(G)）は、アンドゲート３４を
通過（第７図(K)において破線で示す）し、これがオア
ゲート３３を通ってフリップフロップ２９をセットす
る。これによって、焦点制御ループ（スイッチ２２）を
一担オフにして、再びスイッチ２４，２６を動作させて
焦点制御引き込み動作を繰り返す。

上記のようにして焦点制御が入ったことを、ガイドトラ
ック横断信号を検出することによって確認して、本文で
は触れないが、その後トラッキング制御がオンにされ
る。これによって、特定の光学的ガイドトラックを捕捉
しその光学的ガイドトラックへの信号の記録再生が可能
となる。

また、前記したように、トラッキング制御がオンになる
と、ガイドトラック横断信号は発生しなくなるので、前
記焦点制御確認のための遅延パルス発生器３１はトラッ
キング制御をオンにする前にパルスを発生して検査を終
了しておく必要がある。

また、光学的記録再生装置の種々の動作の途中において
焦点制御の機能を確認することも必要となってくる。こ
の場合にもトラッキング制御系をいったんオフにしてガ
イドトラック横断信号の存在を確認することによって、
焦点制御系が正常に動作しているか確認できる。一方、
前記光学的記録再生装置は、その機能の途中でトラッキ
ング制御系をしばしばオンオフ切換するものである。例
えば、高速に所定の光学的ガイドトラックを検索する場
合には、光学ヘッドとディスクとを相対的に高速に移動
させる必要がある。このような場合、一般に焦点制御は
オンのまま、トラッキング制御系はオフにして高速移送
させる。このトラッキング制御系をオフにしている間に
ガイドトラック横断信号の存在を検出することより、上
記の焦点制御系の確認および検査ができる。また、必要
な光学的ガイドトラックの密検査を行なう場合に公知の
ジャンピング動作（一般にトラッキング制御系をオフに
してジャンピング動作を行なう）を行なう間にも上記に
焦点制御系の確認を行なうことができる。このように焦
点制御を引き込んだとき以外のときに検査することは例
えば第６図の端子Ｍ（点線で示す）にトラッキング制御
系がオフの瞬間に信号を印加して遅延パルス発生回路31
からパルスを発生させることによって、その時々の焦点
制御の状態を確認することができる。

このように、この実施例の光学的記録再生装置は、焦点
制御系に以下の(1)〜(5)で述べるような外乱要因があっ
ても常に焦点制御の機能を確認し、異常の場合には再引
き込みして動作を実行しディスクに光学的ガイドトラッ
クを有して高密度の記録再生および高速検索を行なえ
る。

(1)焦点制御引き込み時にディスク７の誤った反射面に
引き込まれる可能性がある。

(2)ディスクの損傷や凹凸のむら等により外乱を発生
し、焦点制御がはずれてしまう場合がある。

(3)高速検索時において光学的記録再生装置の振動その
他が外乱となって焦点制御がはずれることがある。

(4)記録材料の反射率の相異等で充分機能しない場合が
ある。

(5)前記光学的ガイドトラックを横断する信号が焦点制
御系の焦点誤差信号に導入され外乱となって焦点制御系
を乱す。

なお、第６図ではこの発明をハード的に構成する実施例
を示したが、この機能を光学的記録再生装置の全体を制
御管理するマイクロコンピュータを用いて実施すれば、
もっと合理的で有効な動作を行なわせることができる。
すなわち、マイクロコンピュータは装置の状態、例えば
トラッキングのオンオフ，高速移送の必要の有無，ジャ
ンピング機能の必要の有無および第６図のレベル比較器
３７の出力レベル等すべての装置の状態を把握している
ので、これらの各状態の中に任意に焦点制御の状態確認
をもり込んでいくことができ、第６図の構成よりより合
理的な構成とすることができる。

以上のように、この発明の光学的記録再生装置は、ディ
スクに対する焦点制御の状態をガイドトラック横断信号
の有無により確認することができ、信号があらかじめ凹
凸で記録されていない未記録のディスクに対しても、信
号記録面に対する焦点制御を確実に行うことができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図(A)は全面にわたって光学的なガイドトラックを
有するディスクの平面図、第１図(B)，(C)はそれぞれそ
の要部拡大図、第２図は従来の光学的記録再生装置の要
部構成図、第３図は焦点誤差信号およびガイドトラック
横断信号の信号処理回路の回路図、第４図は焦点誤差信
号の特性図、第５図(A)はガイドトラックの拡大図、第
５図(B)はガイドトラック横断信号の波形図、第６図は
この発明の一実施例の要部回路ブロック図、第７図はそ
の各部の波形図である。Ｉ……焦点制御回路手段、II……焦点制御引き込み回路
手段、III……引き込み検出回路手段、IV……ガイドト
ラック横断信号検出回路手段、Ｖ……引き込み回路再作
動回路手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者張替俊次大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者小石健二大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開昭54−128707（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学的ガイドトラックを有するディスクに
光を微小径に絞って照射することにより前記光学的ガイ
ドトラック上またはそれに沿って信号を記録再生する光
学的記録再生装置において、前記ディスクの信号記録面に照射光の焦点を保持させる
焦点制御手段と、前記照射光の焦点を前記信号記録面に引き込むための焦
点制御引き込み手段と、前記照射光を前記ガイドトラック上へトラッキングさせ
るトラッキング制御手段と、前記ガイドトラックを前記照射光が横切ったときに生じ
るガイドトラック横断信号を検出する手段と、前記トラッキング制御手段を不動作にし、前記ガイドト
ラック横断信号を検出する手段の出力信号の有無によっ
て焦点制御が正常に行われていることを判別する手段と
を備えることを特徴とする光学的記録再生装置。
【請求項２】ガイドトラック横断信号を検出する手段が
ガイドトラックを検出していないことを示す出力信号を
発生するとき、焦点制御引き込み手段を再動作させる手
段を有する特許請求の範囲第１項記載の光学的記録再生
装置。