DE3687274T2

DE3687274T2 - Spurnachlaufverfahren fuer optische speicherplatte.

Info

Publication number: DE3687274T2
Application number: DE8888120868T
Authority: DE
Inventors: Toshihisa Deguchi; Tetsuya Inui; Shohichi Katoh; Kenji Ohta
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1985-09-27
Filing date: 1986-09-20
Publication date: 1993-04-15
Anticipated expiration: 2006-09-21
Also published as: US4787076A; EP0216341A2; EP0216341B1; EP0216341A3; CA1284222C; DE3672426D1; DE3687274D1; US5412630A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nachführsystem für eine optische Speichervorrichtung des Typs, bei dem sowohl das Aufzeichnen, als auch das Wiedergeben und das Löschen von Informationen durch Bestrahlen eines Speichermediums mit einem Laserstrahl durchführbar ist.

(Beschreibung des Standes des Technik)

In jüngerer Zeit haben optische Speichervorrichtungen als Vorrichtungen mit hoher Dichte und großer Kapazität große Aufmerksamkeit erregt. Der Grund, warum diese optischen Vorrichtungen eine hohe Dichte und eine große Kapazität aufweisen, liegt darin, daß die Größe jedes Bits, das die Einheit der Informationsspeicherkapazität repräsentiert, auf einen Durchmesser von ungefähr 1 um reduzierbar ist. Dies führt jedoch wiederum zu einigen Beschränkungen der optischen Speichervorrichtung. Genauer gesagt ist es zum Speichern von Informationen auf oder zum Wiedergeben von einer vorbestimmten Stelle erforderlich, daß der Lichtstrahl genau positioniert wird.
Aufgrund des Vorhergehenden ist es bei Verwendung einer Scheibe, die in der Lage ist, Informationen aufzunehmen, die zusätzlich auf einer Scheibe gespeichert sind, die in der Lage ist, Informationen gleichzeitig mit dem Löschen der zuvor aufgezeichneten Informationen aufzuzeichnen, allgemeine Praxis, das Scheibensubstrat mit Strahlführungsspuren oder Adressinformationen zu versehen.
Die Führungsspuren weisen im allgemeinen die in Fig. 5 der zugehörigen Zeichnungen dargestellte Form auf und liegen in Form von Rillen vor, deren Tiefe im allgemeinen gleich der Wellenlänge λ geteilt durch das Produkt aus dem Brechungsindex n mal 8, d. h., λ/8n. Sowohl das Aufzeichnen, als auch das Wiedergeben und Löschen von Informationen erfolgt, während der Lichtstrahl eine entlang dieser Führungsrillen geführte Abtastung durchführt.
Als Mittel zum Erkennen eines Nachführungssignals von den Führungsrillen sind zwei Verfahren bekannt: ein Zwillingspunktverfahren (ein Drei-Strahl-Verfahren), wie es im allgemeinen in Verbindung mit VDs (Video- Discs) und CDs (Compact Discs) verwendet wird, und ein Gegentaktverfahren, wie es zum Beispiel im allgemeinen in Verbindung mit einer optisch beschreibbaren Platte verwendet wird. Das Zwillingspunktverfahren und das Gegentaktverfahren sind in den Fig. 6 bzw. 7 der zugehörigen Zeichnungen dargestellt.
Das Zwillingspunktverfahren hat den Vorteil, daß eine stabile Nachführung erreichbar ist, selbst wenn ein Abtaster relativ zum Substrat der optischen Platte geneigt ist. Jedoch besteht die Schwierigkeit, daß beim Abtasten einer Grenze zwischen einem Führungsrillenbereich G und einem Adresseninformationsbereich A, der aus mehreren Pits besteht, wie in Fig. 6 dargestellt, durch den Nachführungsstrahl die Nachführung aufgrund der Differenz zwischen der Beugungseffizienz des vorlaufenden Strahls B&sub1; und derjenigen des nachlaufenden Strahls B&sub2; beeinflußt ist. Es sei darauf hingewiesen, daß das in der Fig. 6(b) verwendete Bezugszeichen R aufgezeichnete Bits darstellt.
Obwohl das Gegentaktverfahren aufgrund der durch einen einzelnen Strahl B&sub4; ausgeführten Nachführung, wie in Fig. 7(a) dargestellt, im allgemeinen von dem zuvor genannten, dem Zwillingspunktverfahren inhärenten Problem frei ist, weist es andererseits die Schwierigkeit auf, daß mit dem Nachführungsfehlersignal eine stetige Drift einhergeht, die zu einer stetigen Verschiebung in der Nachführung führt, da die zu einem in Fig. 7(b) abgebildeten Detektor D reflektierte Position des Lichtstrahls dazu neigt, sich relativ zu diesem zu verschieben, wenn eine Verschiebung der Position einer Linse als Ergebnis der Nachführung auftritt oder eine Neigung des Abtasters relativ zur Platte eintritt. Im Falle einer Neigung des Abtasters relativ zur Platte sind das am Führungsrillenbereich auftretende Beugungsmuster und das am Adressinformationsbereich voneinander verschieden, woraus sich ergibt, daß der Betrag der Nachführungsverschiebung notwendigerweise in einem derartigen Maß abweicht, daß sie zu der gestörten Nachführung an der Grenze führt. Die Fig. 6(a) bis 6(c) und die Fig. 7(a) bis 7(c) sind schematische Darstellungen, welche die während des Nachführens an der Grenze gemäß den jeweiligen beiden Verfahren auftretende Veränderung des Nachführfehlersignals darstellen.
In diesen Zeichnungen wird davon ausgegangen, daß der Servobereich ausreichend niedriger ist als das Frequenzen reproduzierende Pit, und daher ist ein Ausgangssignal des Detektors während der Nachführung am Adressinformationsbereich als Durchschnittswert dargestellt. Fig. 6 gilt, wenn die Differenz in der reflektierten Strahlenmenge als das Nachführfehlersignal verwendet wird, während Fig. 7 für den Fall gilt, daß die Differenz der Ausgänge von Detektoren zum Erkennen zweier Teilstrahlkomponenten als das Nachführfehlersignal verwendet wird.
JP-A-57 151 543 beschreibt ein nach dem Zwillingspunktverfahren arbeitendes Nachführungssteuersystem, das einen Hauptlichtstrahl und zwei Hilfslichtstrahlen verwendet, wobei alle drei Lichtstrahlen dieselbe Spur einer Scheibe abtasten. Die beiden Hilfslichtstrahlen erzeugen ein erstes Nachführfehlersignal und ein zweites Nachführfehlersignal wird von dem Hauptlichtstrahl erzeugt. Beide Nachführfehlersignale werden über einen Equalizer einem Subtrahierer zugeführt. Der Ausgang des Subtrahierers liefert das Nachführsignal zum Korrigieren der Position eines Spiegels. Jedoch weist dieses System die zuvor genannte Schwierigkeit auf, daß die Nachführung beeinflußt wird, wenn der Nachführungsstrahl die Grenze zwischen dem Führungsrillenbereich und einem Adressinformationsbereich abtastet.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Nachführsystem zu schaffen, das eine korrekte Nachführung selbst an den Grenzen zwischen den verschiedenen Zonen der Spur ausführt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Ansprüchen von Anspruch 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung deutlicher, die unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung und auf die zugehörigen Zeichnungen erfolgt, welche zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm, das einen optischen Kopf für magneto-optische Scheiben gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 2 ein Diagramm eine elektrischen Schaltung, die eine Erkennungseinrichtung zum Erkennen eines Nachführfehlersignals bildet;
Fig. 3 ein Schaltungsblockschaltbild der Schaltung der Erkennungseinrichtung;
Fig. 4 eine Darstellung von Wellenformen von Signalen, die in der Schaltung von Fig. 3 auftreten;
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Teils eines Scheibensubstrats;
Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Teil des Scheibensubstrats, auf den die Laserstrahlen gerichtet sind;
Fig. 7(a) eine Draufsicht auf einen Teil des Scheibensubstrats, auf den die Laserstrahlen gerichtet sind;
Fig. 7(b) eine schematische Darstellung des Detektors, auf den der Strahlpunkt reflektiert wird;
Fig. 7(c) ein Diagramm, das Wellenformen der Signale zeigt.
Fig. 1 und 2 zeigen den Aufbau eines optischen Kopfs für magneto-optische Scheiben bzw. eine Schaltung, die eine Erkennungseinrichtung zum Erkennen eines aus dem optischen Kopf ausgegebenen Nachführfehlersignals.
In Fig. 1 stellt das Bezugszeichen 1 eine magnetooptische Scheibe mit einem Scheibensubstrat dar, das die zuvor erörterten Führungsrillen und Adressinformationen aufweist und mit einer magnetisierbaren Schicht beschichtet ist, die in vertikaler Richtung magnetisch anisotrop ist. Ein von einer Halbleiterlaservorrichtung 2 erzeugter Laserstrahl durchläuft eine Kollimatorlinse 3 und ein Formprisma 4, durch welche die elliptische Querschnittswiedergabe des Laserstrahls in eine im wesentlichen kreisrunde Form umwandeln. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet ein Beugungsgitter zum Teilen des Laserstrahls unter Verwendung eines Beugungseffekts, wobei das gebeugte Licht mit dem Spektralgrad 0 und ± 1 verwendet wird. Ein polarisierender Strahlteiler 6 ist zwischen dem Beugungsgitter 5 und einer Objektivlinse 8 angeordnet, um einen kleinen Laserstrahlpunkt auf die magnetisierbare Schicht auf der magneto-optischen Scheibe zu projizieren, nachdem dieser von einem vollständig reflektierenden Spiegel 7 um 90º abgelenkt wurde. Dieser polarisierende Strahlteiler 6 dient der Verbesserung des Polarisierungsverhältnisses des einfallenden Lichts und der weiteren Drehung der Polarisationsebene des von der Scheibe reflektierten Lichts, um den Winkel der magneto-optischen Drehung generell zu erhöhen. Dieser Strahlteiler 6 dient ebenfalls zum Führen eines Teils des Laserstrahls zu Photodetektoren 11, 12 und 17, wie im folgenden noch zu beschreiben.
Die zuvor erwähnte Objektivlinse 8 wird in der Praxis von einer (nicht dargestellten) Servosteuerungsschaltung derart getrieben, daß die Größe und die Position des auf die Informationsspuren der magnetisierbaren Schicht der Platte projizierten Lichtpunkts einstellbar ist. Das Bezugszeichen 9 bezeichnet einen polarisierenden Strahlteiler, der wie der Strahlteiler 6 die Funktion hat, den Winkel der magneto-optischen Drehung in bezug auf das reflektierte Licht zu vergrößern. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Rundlinse, der das von dem Strahlteiler 9 reflektierte Informationslicht mit einer vorbestimmten Punktgröße auf die Photodetektoren 11 und 12 projiziert. Eine Halbwellenlängenplatte 13 ist zwischen dem Strahlteiler 9 und der Rundlinse 10 angeordnet, um die Polarisationsebene des Informationslichts in eine Richtung zu drehen, die in der Mitte zwischen der S-Achse und der P-Achse eines als Analysator wirkenden polarisierenden Strahlteilers 14 liegt. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet eine Rundlinse 15 und das Bezugszeichen 16 bezeichnet eine zylindrische Linse, die derart angeordnet ist, daß ihre Brennlinie um 45º in bezug zur Verbindungsrichtung der Führungsrillen der magneto-optischen Scheibe 1 geneigt ist.
Auf einer, der Rundlinse 15 gegenüberliegenden Seite der zylindrischen Linse 16 ist der Photodetektor 17 vom Verbundelementtyp angeordnet, der sechs Photodetektorelemente A bis F aufweist, die in einem in Fig. 2 dargestellten Muster angeordnet sind. Durch die kumulativen Effekte der Rundlinse 15 und der zylindrischen Linse 16 ist es möglich, sowohl die Veränderung in der relativen Entfernung zwischen der magnetisierbaren Schicht der magneto-optischen Scheibe 1 und der Objektivlinse 8, als auch die Positionsabweichung zwischen einem Zustand des Lichtpunkts auf der magnetisierbaren Schicht und der Informationsspur Führungsspuren) zu erkennen. Das Verfahren zum Erkennen dieser Servosignale gleicht dem bei dem Astigmatismusverfahren, dem Dreistrahlverfahren oder dem Gegentaktverfahren verwendeten Verfahren, die sämtlich allgemein in Verbindung mit optischen Scheiben verwendet werden.
Fig. 2 zeigt das Positionsverhältnis zwischen dem Photodetektor 17 vom Verbundelementtyp und dem von der magneto-optischen Platte 1 reflektierten Informationslicht, und ferner eine Erkennungseinrichtung. Auf der Grundlage jeweiliger Ausgangssignale SA, SB, SC und SD von vier Lichtempfangselementen A, B, C und D, die in der Mitte der Erkennungseinrichtung 17 angeordnet sind, ist anhand der folgenden Gleichungen
FE= (SA + SC) - (SB + SD)
TE0 = (SA + SD) - (SC + SB)
ein Fokussierungsfehlersignal FE und ein Hauptstrahlnachführfehlersignal TE0 erhältlich.
Auf der Grundlage jeweiliger Ausgangssignale von Lichtempfangselementen E und F, die auf jeweiligen Seiten der vier Lichtempfangselemente A, B, C und D angeordnet sind, ist aus der nachstehenden Gleichung ferner ein Nachführfehlersignal TE1 erhältlich, das aus zwei Hilfsstrahlen resultiert.
TE1 = SE - SF
Von diesen Fehlersignalen wird das Fokussierungsfehlersignal FE zum Steuern des Antriebs der Objektivlinse 8 in eine Richtung verwendet, die parallel zur optischen Achse ist, wobei die Steuerung durch die Servosteuerungsschaltung und eine Antriebsvorrichtung erfolgt. Das Hauptstrahlnachführfehlersignal TE0 und die Nachführfehlersignale TE1, die sich aus den beiden Hilfsstrahlen ergeben, werden, nach der Verarbeitung gemäß einem noch zu beschreibenden Verarbeitungsverfahren, zum Steuern des Antriebs der Objektivlinse 8 in zur Spur querverlaufender Richtung verwendet, wobei die Steuerung durch die Servosteuerungsschaltung und eine Antriebsvorrichtung erfolgt.
Im folgenden werden die Verarbeitungsvorgänge beschrieben, die zur Durchführung der Nachführung unter Verwendung der zuvor genannten beiden Nachführfehlersignale erforderlich sind.
Die Verarbeitungsschaltung zum Verarbeiten der Nachführfehlersignale TE0 und TE1 ist in Fig. 3 dargestellt. Die Bezugszeichen 112 und 113 bezeichnen jeweils Rechner, wobei jeder der Rechner eine Differentialschaltung ist, die in Abhängigkeit vom Phasenverhältnis zwischen den Fehlersignalen TE0 und TE1 eine Addition oder eine Subtraktion durchführen kann. Diese in Fig. 3 dargestellte Schaltung ist derart ausgelegt, daß, während das Fehlersignal TE0 nach dem Gegentaktverfahren und das Fehlersignal TE1 nach dem Zwillingspunktverfahren aus einer Kombination des Rechners 112 und des Rechners 109 erhalten werden können, wie in Fig. 4(b) dargestellt, ein die Differenz zwischen dem Signal S' und dem Fehlersignal TE0 aus dem Rechner 113 erhalten werden kann, wie in Fig. 4(c) dargestellt. Durch Verwendung dieses Differenzsignals S kann die genaue Nachführung erfolgen.
Somit ist es durch Verwendung des genannten erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, ein Nachführfehlersignal für das Nachführen automatisch zu korrigieren, selbst wenn die Verschiebung im Gegentaktsignal auftritt, und daher ist eine stabile Nachführung möglich. Da die verringerte Komponente des Nachführfehlersignals nach dem Zwillingspunktverfahren verwendet wird, wird darüber hinaus jegliche Störung, die während des Nachführens an der Grenze zwischen dem eine Aufzeichnung aufweisenden Bereich und dem keine Aufzeichnung aufweisenden Bereich oder den Führungsrillen und dem Adressbereich auftreten können, auf ein vernachlässigbares Maß verringert.
Aus dem Vorhergehenden ergibt sich deutlich, daß die vorliegende Erfindung ein Nachführsystem schafft, das die Vorteile des Zwillingspunktsystems und des Gegentaktsystems verwendet. Selbst bei einer optischen Scheibe mit Führungsrillen und Adressbereichen sowie bei einer optischen Scheibe des Typs, der zu einer Veränderung des Reflexionsvermögens führt, ist das erfindungsgemäße Nachführsystem in der Lage, eine ausreichend stabilisierte Nachführung zu gewährleisten.

Claims

1. Nachführsystem zum Nachführen des fokussierten Strahls auf der Aufzeichnungsspur einer optischen Scheibe durch Verwendung eines Hauptlichtstrahls (B3) und zweier Hilfslichtstrahlen (B1, B2),

wobei die Nachführung durch ein Nachführsignal (S) erfolgt, das durch Verwendung der Differenz zwischen einem sich aus den beiden Hilfslichtstrahlen ergebenden ersten Nachführfehlersignal (TE1) und einem von dem Hauptlichtstrahl abgeleiteten zweiten Nachführfehlersignal (TE0) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

eine Niederfrequenzkomponente (S') der Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Nachführfehlersignal (TE0) verwendet wird, um das Nachführsignal (S) zu erhalten.

2. Nachführsystem nach Anspruch 1, bei dem eine Differenzerzeugungseinrichtung (113) zur Erzeugung eines Nachführsignals (S) als einen seiner Eingänge ein tiefpaßgefiltertes Differenzsignal, das die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Nachführfehlersignal (TE1, TE0) angibt, und als seinen zweiten Eingang das zweite Nachführfehlersignal (TE0) empfängt.