JP2716569B2 - 光学式情報読取り装置 - Google Patents
光学式情報読取り装置Info
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- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ディスクプレーヤなどの光学式情報読取
り装置に係り、特に１本の光ビームを用いその反射回折
光の干渉を利用してトラッキング制御を行う形式の光学
式情報読取り装置に関する。
り装置に係り、特に１本の光ビームを用いその反射回折
光の干渉を利用してトラッキング制御を行う形式の光学
式情報読取り装置に関する。
レーザディスクプレーヤシステムやコンパクトディス
クプレーヤシステム、追加記録型（DRAW:Direct Read A
fter Write）光ディスクシステムなどの情報記録再生に
用いられている光学式情報読取り装置において、情報記
録媒体である光学式ディスク上のピットを正確にトレー
スするためのトラッキング制御方式として従来様々な方
式が提案されている。その一つとして、情報記録再生用
のビームの他にトラッキング専用のビームを用いるので
はなく、ディスクに対して照射した１本の光ビームのデ
ィスクからの透過光または反射光からこれに含まれるト
ラッキング情報を検出してトラッキング制御を行う方法
がある。
クプレーヤシステム、追加記録型（DRAW:Direct Read A
fter Write）光ディスクシステムなどの情報記録再生に
用いられている光学式情報読取り装置において、情報記
録媒体である光学式ディスク上のピットを正確にトレー
スするためのトラッキング制御方式として従来様々な方
式が提案されている。その一つとして、情報記録再生用
のビームの他にトラッキング専用のビームを用いるので
はなく、ディスクに対して照射した１本の光ビームのデ
ィスクからの透過光または反射光からこれに含まれるト
ラッキング情報を検出してトラッキング制御を行う方法
がある。
第９図に、従来の光学式情報読取り装置の概略ブロッ
ク図を示す。
ク図を示す。
この光学式情報読取り装置101は、光学式ディスクＤ
上に変調信号の形で記録された情報を光学式ディスクＤ
を回転させながらレーザ光Ｌを用いて読み出す光ピック
アップ部１と、読み出された変調信号を復調して出力す
る復調ブロック６と、光学式ディスクＤを回転させるた
めのスピンドルモータ５と、光ピックアップ部１からの
レーザ光Ｌがトラックからはずれないように制御するト
ラッキングサーボ部2Aと、光ピックアップ部１のレーザ
光Ｌの焦点制御を行うフォーカシングサーボ部３と、ス
ピンドルモータ５を定速制御する回転サーボ部４とを備
えている。
上に変調信号の形で記録された情報を光学式ディスクＤ
を回転させながらレーザ光Ｌを用いて読み出す光ピック
アップ部１と、読み出された変調信号を復調して出力す
る復調ブロック６と、光学式ディスクＤを回転させるた
めのスピンドルモータ５と、光ピックアップ部１からの
レーザ光Ｌがトラックからはずれないように制御するト
ラッキングサーボ部2Aと、光ピックアップ部１のレーザ
光Ｌの焦点制御を行うフォーカシングサーボ部３と、ス
ピンドルモータ５を定速制御する回転サーボ部４とを備
えている。
次に、第10図に１本のビームでトラッキングサーボを
行う形式の光ピックアップ部１とトラッキングサーボ部
2Aと復調ブロック６のさらに詳細な構成を示すブロック
図を示す。
行う形式の光ピックアップ部１とトラッキングサーボ部
2Aと復調ブロック６のさらに詳細な構成を示すブロック
図を示す。
第10図において、光ピックアップ部１は、レーザダイ
オードなどの光発生器11と、レーザ光の光軸上に、ハー
フミラー12と、対物レンズ13と、４つの受光面41〜44を
有するフォトダイオード等の４分割フォトディテクタ14
と、加算器15と、トラッキングコイル16とを備えてい
る。
オードなどの光発生器11と、レーザ光の光軸上に、ハー
フミラー12と、対物レンズ13と、４つの受光面41〜44を
有するフォトダイオード等の４分割フォトディテクタ14
と、加算器15と、トラッキングコイル16とを備えてい
る。
また、トラッキングサーボ部2Aは、加算器30及び31
と、波形整形回路23及び24と、位相比較器25と、積分器
を有する増幅器28と、イコライザアンプ29を備えてい
る。
と、波形整形回路23及び24と、位相比較器25と、積分器
を有する増幅器28と、イコライザアンプ29を備えてい
る。
また、復調ブロック６は、波形整形回路61と、遅延回
路62と、乗算器63と、検波フィルタ64とを備えている。
路62と、乗算器63と、検波フィルタ64とを備えている。
次に、第10図を用いて、従来の光学式情報読取り装置
の動作を説明する。
の動作を説明する。
レーザ光発生器11より発せられたレーザ光Ｌは、ハー
フミラー12を通過する。そして、対物レンズ13により光
学式ディスクＤ上の情報記録ピットに集光される。レー
ザ光Ｌは光学式ディスクＤの記録面で反射される。この
反射光は、再び対物レンズ13を通過する。反射光は、今
度はハーフミラー12により光路を変えられ、４分割フォ
トディテクタ14の受光面41、42、43、44上に照射され光
電変換される。ここで、４分割フォトディテクタ14の各
受光面41、42、43、44の光量に対応する光電変換出力信
号を光出力信号S1、S2、S3、S4とする。光出力信号S1、
S2、S3、S4は加算器15に入力されRF（RF:Radio Frequen
cyの略）信号S5が出力される。ここに、 S5＝S1＋S2＋S3＋S4 の関係がある。S1＋S2＋S3＋S4は総和信号ともいう。
フミラー12を通過する。そして、対物レンズ13により光
学式ディスクＤ上の情報記録ピットに集光される。レー
ザ光Ｌは光学式ディスクＤの記録面で反射される。この
反射光は、再び対物レンズ13を通過する。反射光は、今
度はハーフミラー12により光路を変えられ、４分割フォ
トディテクタ14の受光面41、42、43、44上に照射され光
電変換される。ここで、４分割フォトディテクタ14の各
受光面41、42、43、44の光量に対応する光電変換出力信
号を光出力信号S1、S2、S3、S4とする。光出力信号S1、
S2、S3、S4は加算器15に入力されRF（RF:Radio Frequen
cyの略）信号S5が出力される。ここに、 S5＝S1＋S2＋S3＋S4 の関係がある。S1＋S2＋S3＋S4は総和信号ともいう。
また、光出力信号S1とS3は、加算器30に入力され、対
角和信号S31として出力される ここに、 S31＝S1＋S3 の関係がある。
角和信号S31として出力される ここに、 S31＝S1＋S3 の関係がある。
一方、光出力信号S2とS4は、加算器31に入力され、対
角和信号S32として出力される。
角和信号S32として出力される。
ここに、 S32＝S2＋S4 の関係がある。
総和信号S5は、復調ブロック６によって復調され音声
・映像等の情報信号として出力される。
・映像等の情報信号として出力される。
ここで、光学式ディスクＤ上の情報記録ピットおよび
レーザ光のスポットの位置関係と、４分割フォトディテ
クタ14の各受光面の光強度分布との関係を模式的に示し
たものが第11図である。図上、円形で示すレーザ光のス
ポットが図上矢印方向に走査すると、情報記録ピットに
よる回折の影響が４分割フォトディテクタ14の各受光面
41〜44に時間差をもって現れる。すなわち、レーザ光ス
ポットがの状態では、面受光面41〜44には均等に反射
光が当たっている。の状態では、受光面44が先にピッ
トの回折の影響を受ける。の状態では、受光面43、44
ともにピットの回折の影響を受ける。の状態では、受
光面43がピットの回折の影響を受ける。このため、対角
和信号S31＝S1＋S3と、S32＝S2＋S4の波形は、第12図に
示すように位相の差を生じる。第12図（Ａ）はS31の位
相が進む場合を、又第12図（Ｂ）はS32の位相が進む場
合を示している。いずれの位相が進むかはレーザ光のス
ポットがトラックに対してどちらの方向にずれるのかに
よって決まる。そして、この位相差の量がトラッキング
のずれ量に対応し、位相差が「進み」であるか「遅れ」
であるかがトラッキングのずれの方向に対応している。
レーザ光のスポットの位置関係と、４分割フォトディテ
クタ14の各受光面の光強度分布との関係を模式的に示し
たものが第11図である。図上、円形で示すレーザ光のス
ポットが図上矢印方向に走査すると、情報記録ピットに
よる回折の影響が４分割フォトディテクタ14の各受光面
41〜44に時間差をもって現れる。すなわち、レーザ光ス
ポットがの状態では、面受光面41〜44には均等に反射
光が当たっている。の状態では、受光面44が先にピッ
トの回折の影響を受ける。の状態では、受光面43、44
ともにピットの回折の影響を受ける。の状態では、受
光面43がピットの回折の影響を受ける。このため、対角
和信号S31＝S1＋S3と、S32＝S2＋S4の波形は、第12図に
示すように位相の差を生じる。第12図（Ａ）はS31の位
相が進む場合を、又第12図（Ｂ）はS32の位相が進む場
合を示している。いずれの位相が進むかはレーザ光のス
ポットがトラックに対してどちらの方向にずれるのかに
よって決まる。そして、この位相差の量がトラッキング
のずれ量に対応し、位相差が「進み」であるか「遅れ」
であるかがトラッキングのずれの方向に対応している。
したがって、対角和信号S31とS32の位相ずれの極性
（±）と量がわかれば、その極性と逆の方向に同量修正
することによりトラッキング制御を行うことができる。
この方式のトラッキング制御を「時間差法」と呼ぶ。時
間差法では、対角和信号S31とS32をリミッタ、コンパレ
ータ等を用いた波形整形回路23、24にそれぞれ入力して
パルス信号S33、S35を生成し、さらにこのパルス信号の
反転パルス信号S34、S36を生成する（第12図）。これら
の信号S33〜S36は位相比較器25に入力される。位相比較
器25は、第13図に示すように、４つのＤ形フリップフロ
ップ回路251、252、253、254と、加算器255および25
と、差動増幅器257とを備えている。パルス信号S33、S
35と反転パルス信号S34、S36は、Ｄ形フリップフロップ
回路251〜254のクロック入力CK及びクリアパルス入力CL
に供給される。そしてそのＱ出力信号S37、S38、S39、S
40は第12図に示すように、パルス信号と反転パルス信号
の両エッジで検出したパルス信号となり、これらは、位
相の進み又は遅れの方向とずれ量に対応している。これ
らを加算器255、256により加算し、その出力を差動増幅
器257に入力すると第12図に示すような位相差信号S43と
して出力される。
（±）と量がわかれば、その極性と逆の方向に同量修正
することによりトラッキング制御を行うことができる。
この方式のトラッキング制御を「時間差法」と呼ぶ。時
間差法では、対角和信号S31とS32をリミッタ、コンパレ
ータ等を用いた波形整形回路23、24にそれぞれ入力して
パルス信号S33、S35を生成し、さらにこのパルス信号の
反転パルス信号S34、S36を生成する（第12図）。これら
の信号S33〜S36は位相比較器25に入力される。位相比較
器25は、第13図に示すように、４つのＤ形フリップフロ
ップ回路251、252、253、254と、加算器255および25
と、差動増幅器257とを備えている。パルス信号S33、S
35と反転パルス信号S34、S36は、Ｄ形フリップフロップ
回路251〜254のクロック入力CK及びクリアパルス入力CL
に供給される。そしてそのＱ出力信号S37、S38、S39、S
40は第12図に示すように、パルス信号と反転パルス信号
の両エッジで検出したパルス信号となり、これらは、位
相の進み又は遅れの方向とずれ量に対応している。これ
らを加算器255、256により加算し、その出力を差動増幅
器257に入力すると第12図に示すような位相差信号S43と
して出力される。
この位相差信号S43は、増幅器28に入力され、積分さ
れるとともに増幅された後、信号S44として出力され
る。信号S44は、イコライザアンプ29に入力される。そ
してその出力信号S45がトラッキング制御信号としてト
ラッキングコイル16に入力され、レーザ光のトラッキン
グ制御を行う。
れるとともに増幅された後、信号S44として出力され
る。信号S44は、イコライザアンプ29に入力される。そ
してその出力信号S45がトラッキング制御信号としてト
ラッキングコイル16に入力され、レーザ光のトラッキン
グ制御を行う。
しかし、上記従来の光学式情報読取り装置において
は、４分割フォトディテクタの対角方向の出力信号の和
信号どうしの位相差を検出する方式のため、光学式ディ
スクの表面に傷または汚れがあった場合に、トラックは
ずれを引き起こすという問題点があった。
は、４分割フォトディテクタの対角方向の出力信号の和
信号どうしの位相差を検出する方式のため、光学式ディ
スクの表面に傷または汚れがあった場合に、トラックは
ずれを引き起こすという問題点があった。
すなわち、レーザ光が光学式ディスク表面の傷または
汚れの部分を通過するとき、４分割フォトディテクタ上
では、傷または汚れによって光量の一部または全部が減
少するものと考えられる。上記従来のトラッキングサー
ボの場合は、対角和信号S1＋S3およびS2＋S4の信号の位
相差を検出し、これをトラッキング制御信号として使用
する。ところが、最適トラッキング時にディスク表面の
傷の部分を通過し、第14図のハッチ部分に示すように片
側半分の光量が減少した場合には、対角和信号S1＋S3と
S2＋S4の位相差は０とならず差が生じるため、トラッキ
ングエラーを発生する。したがって、レーザ光とトラッ
クとの間にずれがないにもかかわらず、見かけ上のトラ
ックずれ信号が出力され、トラックはずれを引き起すこ
とになる。
汚れの部分を通過するとき、４分割フォトディテクタ上
では、傷または汚れによって光量の一部または全部が減
少するものと考えられる。上記従来のトラッキングサー
ボの場合は、対角和信号S1＋S3およびS2＋S4の信号の位
相差を検出し、これをトラッキング制御信号として使用
する。ところが、最適トラッキング時にディスク表面の
傷の部分を通過し、第14図のハッチ部分に示すように片
側半分の光量が減少した場合には、対角和信号S1＋S3と
S2＋S4の位相差は０とならず差が生じるため、トラッキ
ングエラーを発生する。したがって、レーザ光とトラッ
クとの間にずれがないにもかかわらず、見かけ上のトラ
ックずれ信号が出力され、トラックはずれを引き起すこ
とになる。
本発明の目的は、光学式ディスク表面に傷や汚れ等が
存在してもトラッキング制御信号を正確に検出しうるト
ラッキングサーボ部を有する光学式情報読取り装置を提
供することにある 〔課題を解決するための手段〕 上記課題を解決するために、本発明の光学式情報読取
り装置は、第１図に示すように、光ビーム照射手段Ｒ
と、光検出手段Ｐと、トラッキング制御手段TRを備えて
構成する。光検出手段Ｐは４分割受光面を有している。
また。トラッキング制御手段TRは、加算器A1及びA2と、
第１の位相比較器C1と、第２の位相比較器C2とアクチュ
エータACTとを含んでいる。
存在してもトラッキング制御信号を正確に検出しうるト
ラッキングサーボ部を有する光学式情報読取り装置を提
供することにある 〔課題を解決するための手段〕 上記課題を解決するために、本発明の光学式情報読取
り装置は、第１図に示すように、光ビーム照射手段Ｒ
と、光検出手段Ｐと、トラッキング制御手段TRを備えて
構成する。光検出手段Ｐは４分割受光面を有している。
また。トラッキング制御手段TRは、加算器A1及びA2と、
第１の位相比較器C1と、第２の位相比較器C2とアクチュ
エータACTとを含んでいる。
上記構成を有する本発明によれば、第１図に示すよう
に、光ビーム照射手段Ｒは、情報記録媒体Ｍの情報記録
面上の信号トラックに光ビームＢを照射する。この光ビ
ームＢは情報記録面で反射され反射光ビームとして光検
出手段Ｐに入射する。光検出手段Ｐは、この反射光ビー
ムを光電変換して電気信号を出力する。
に、光ビーム照射手段Ｒは、情報記録媒体Ｍの情報記録
面上の信号トラックに光ビームＢを照射する。この光ビ
ームＢは情報記録面で反射され反射光ビームとして光検
出手段Ｐに入射する。光検出手段Ｐは、この反射光ビー
ムを光電変換して電気信号を出力する。
トラッキング制御手段TR内の加算器A1は光検出手段Ｐ
の４分割受光面から出力される電気信号の総和信号STを
抽出し、第１の位相比較器C1と第２の位相比較器C2に出
力する。
の４分割受光面から出力される電気信号の総和信号STを
抽出し、第１の位相比較器C1と第２の位相比較器C2に出
力する。
第１の位相比較器C1は、光検出手段Ｐの４分割受光面
の対角位置にある一対の受光面のうちいずれか一方の受
光面から出力される第１の電気信号S1と総和信号STとの
位相を比較して第１の位相比較結果信号SC1として加算
器A2に出力する。
の対角位置にある一対の受光面のうちいずれか一方の受
光面から出力される第１の電気信号S1と総和信号STとの
位相を比較して第１の位相比較結果信号SC1として加算
器A2に出力する。
第２の位相比較器C2は、光検出手段Ｐの４分割受光面
の対角位置にある一対の受光面のうちの他方の受光面か
ら出力される第２の電気信号SIIと総和信号STとの位相
を比較して第２の位相比較結果信号SCIIとして加算器A2
に出力する。加算器A2は、第１の位相比較結果信号SCI
と第２の位相比較結果信号SCIIとを加算してトラッキン
グ制御信号STRとしてアクチュエータACTに出力する。ア
クチュエータACTは、トラッキング制御信号STRにより、
光ビームＢを信号トラックに正確に追随せしめるよう
に、光ビーム照射手段Ｒの位置を移動し修正する。
の対角位置にある一対の受光面のうちの他方の受光面か
ら出力される第２の電気信号SIIと総和信号STとの位相
を比較して第２の位相比較結果信号SCIIとして加算器A2
に出力する。加算器A2は、第１の位相比較結果信号SCI
と第２の位相比較結果信号SCIIとを加算してトラッキン
グ制御信号STRとしてアクチュエータACTに出力する。ア
クチュエータACTは、トラッキング制御信号STRにより、
光ビームＢを信号トラックに正確に追随せしめるよう
に、光ビーム照射手段Ｒの位置を移動し修正する。
第２図に、本発明の実施例である光学式情報読取り装
置100を示す。
置100を示す。
第２図は、光学式ピックアップ部１とトラッキングサ
ーボ部２と復調ブロック６について示している。
ーボ部２と復調ブロック６について示している。
光学式ピックアップ部１は、レーザダイオードなどの
光発生器11と、レーザ光の光軸上に、ハーフミラー12
と、対物レンズ13と、４つの受光面41〜44を有するフォ
トダイオード等の４分割フォトディテクタ14と、加算器
15と、トラッキングコイル16とを備えている。
光発生器11と、レーザ光の光軸上に、ハーフミラー12
と、対物レンズ13と、４つの受光面41〜44を有するフォ
トダイオード等の４分割フォトディテクタ14と、加算器
15と、トラッキングコイル16とを備えている。
またトラッキングサーボ部２は、積分器を有する増幅
器21及び22と、波形整形回路23及び24と、位相比較器25
及び26と、加算器27と、増幅器28と、イコライザアンプ
29とを備えている。
器21及び22と、波形整形回路23及び24と、位相比較器25
及び26と、加算器27と、増幅器28と、イコライザアンプ
29とを備えている。
また、復調ブロック６は、リミッタ61と遅延回路62
と、乗算器63と、検波フィルタ64とを含んでいる。
と、乗算器63と、検波フィルタ64とを含んでいる。
ここに、レーザダイオード11と対物レンズ13は光ビー
ム照射手段を構成している。また、ハーフミラー12と４
分割フォトディテクタ14は光検出手段を構成している。
そして、加算器15とリミッタ61とトラッキングサーボ部
２とトラッキングコイル16はトラッキング制御手段を構
成している。
ム照射手段を構成している。また、ハーフミラー12と４
分割フォトディテクタ14は光検出手段を構成している。
そして、加算器15とリミッタ61とトラッキングサーボ部
２とトラッキングコイル16はトラッキング制御手段を構
成している。
また、位相比較器25は第１の位相比較器を構成し、位
相比較器26は第２の位相比較器を構成している。
相比較器26は第２の位相比較器を構成している。
次に第２図を用いて、本発明の光学式情報読取り装置
の動作を説明する。
の動作を説明する。
レーザ光発生器11より発せられたレーザ光Ｌは、ハー
フミラー12を通過する。そして、対物レンズ13により光
学式ディスクＤ上の情報記録ピットに集光される。レー
ザ光Ｌは光学式ディスクＤの記録面で反射される。この
反射光は、再び対物レンズ13を通過する。反射光は、今
度はハーフミラー12により光路を変えられ、４分割フォ
トディテクタ14の受光面41、42、43、44上に照射され光
電変換される。ここで、４分割フォトディテクタ14の受
光面41、42、43、44の光量に対応する光電変換出力信号
を光出力信号S1、S2、S3、S4とする。光出力信号S1、
S2、S3、S4は加算器15に入力されRF（RF:Radio Frequen
cyの略）信号S5が出力される。ここに、 S5＝S1＋S2＋S3＋S4 の関係がある。S1＋S2＋S3＋S4を総和信号ともいう。
フミラー12を通過する。そして、対物レンズ13により光
学式ディスクＤ上の情報記録ピットに集光される。レー
ザ光Ｌは光学式ディスクＤの記録面で反射される。この
反射光は、再び対物レンズ13を通過する。反射光は、今
度はハーフミラー12により光路を変えられ、４分割フォ
トディテクタ14の受光面41、42、43、44上に照射され光
電変換される。ここで、４分割フォトディテクタ14の受
光面41、42、43、44の光量に対応する光電変換出力信号
を光出力信号S1、S2、S3、S4とする。光出力信号S1、
S2、S3、S4は加算器15に入力されRF（RF:Radio Frequen
cyの略）信号S5が出力される。ここに、 S5＝S1＋S2＋S3＋S4 の関係がある。S1＋S2＋S3＋S4を総和信号ともいう。
光出力信号S1は、増幅器21に入力され、所定のレベル
値まで増幅され、増幅信号S8としてリミッタ、コンパレ
ータ等を用いた波形整形回路23に出力される。波形整形
回路23は、増幅信号S8を正・反転パルス信号S10およびS
11として位相比較器25の入力端に出力する。
値まで増幅され、増幅信号S8としてリミッタ、コンパレ
ータ等を用いた波形整形回路23に出力される。波形整形
回路23は、増幅信号S8を正・反転パルス信号S10およびS
11として位相比較器25の入力端に出力する。
一方、総和信号S5は、復調ブロック６によって復調さ
れ、音声・映像等の情報信号として出力される。総和信
号S5は、まず波形整形回路61に入力され、正・反転パル
ス信号S6及びS7として出力される。この正・反転パルス
信号S6及びS7が同じく位相比較器25に入力される。位相
比較器25は、総和信号S5と光出力信号S1との位相差を表
す位相差信号S20を出力する。
れ、音声・映像等の情報信号として出力される。総和信
号S5は、まず波形整形回路61に入力され、正・反転パル
ス信号S6及びS7として出力される。この正・反転パルス
信号S6及びS7が同じく位相比較器25に入力される。位相
比較器25は、総和信号S5と光出力信号S1との位相差を表
す位相差信号S20を出力する。
また、光出力信号S3は、増幅器22に入力され、所定の
レベル値まで増幅され、増幅信号S9として波形整形回路
24に出力される。波形整形回路24は、増幅信号S9を正・
反転パルス信号S12及びS13として位相比較器26に出力す
る。
レベル値まで増幅され、増幅信号S9として波形整形回路
24に出力される。波形整形回路24は、増幅信号S9を正・
反転パルス信号S12及びS13として位相比較器26に出力す
る。
一方、復調ブロック６からは、正・反転パルス信号S6
及びS7が同じく位相比較器26に入力される。位相比較器
26は、総和信号S5と光出力信号S3との位相差を表す位相
差信号S27を出力する。
及びS7が同じく位相比較器26に入力される。位相比較器
26は、総和信号S5と光出力信号S3との位相差を表す位相
差信号S27を出力する。
位相差信号S20及びS27は、加算器27に入力され、和信
号S28として増幅器28に出力される。この和信号S28は、
増幅器28により積分されると共に増幅された後、信号S
29としてイコライザアンプ29に出力される。この増幅信
号S29は、イコライザアンプ29によりイコライズされた
後、トラッキング制御信号S30として出力される。トラ
ッキング制御信号S30は、トラッキングコイル16に入力
され、レーザ光のトラッキング制御を行う。位相差信号
S20及びS27と、信号S29を第８図に示す。
号S28として増幅器28に出力される。この和信号S28は、
増幅器28により積分されると共に増幅された後、信号S
29としてイコライザアンプ29に出力される。この増幅信
号S29は、イコライザアンプ29によりイコライズされた
後、トラッキング制御信号S30として出力される。トラ
ッキング制御信号S30は、トラッキングコイル16に入力
され、レーザ光のトラッキング制御を行う。位相差信号
S20及びS27と、信号S29を第８図に示す。
第３図に、位相比較器25及び26の例を示す。
第１の位相比較器25は、４つのＤ形フリップフロップ
回路251、252、253、254と、加算器255及び256と、差動
増幅器257とを備えている。また、第２の位相比較器26
は、４つのＤ形フリップフロップ回路261、262、263、2
64と、加算器265及び266と、差動増幅器267とを備えて
いる。パルス信号S6、S10と反転パルス信号S7、S11は、
Ｄ形フリップフロップ回路251〜254のクロック入力CK及
びクリアパルス入力CLに供給される。そしてＱ出力信号
S14、S15、S16、S17は、加算器255、256により加算され
る。その出力S18及びS19は差動増幅器257に入力され、
位相差信号S20として出力される。パルス信号S6、S12と
反転パルス信号S7、S13は、Ｄ形フリップフロップ回路2
61〜264のクロック入力CK及びクリアパルス入力CLに供
給される。そしてＱ出力信号S21、S22、S23、S24は、加
算器265、266により加算される。その出力S25及びS26は
差動増幅器267に入力され、位相差信号S27として出力さ
れる。
回路251、252、253、254と、加算器255及び256と、差動
増幅器257とを備えている。また、第２の位相比較器26
は、４つのＤ形フリップフロップ回路261、262、263、2
64と、加算器265及び266と、差動増幅器267とを備えて
いる。パルス信号S6、S10と反転パルス信号S7、S11は、
Ｄ形フリップフロップ回路251〜254のクロック入力CK及
びクリアパルス入力CLに供給される。そしてＱ出力信号
S14、S15、S16、S17は、加算器255、256により加算され
る。その出力S18及びS19は差動増幅器257に入力され、
位相差信号S20として出力される。パルス信号S6、S12と
反転パルス信号S7、S13は、Ｄ形フリップフロップ回路2
61〜264のクロック入力CK及びクリアパルス入力CLに供
給される。そしてＱ出力信号S21、S22、S23、S24は、加
算器265、266により加算される。その出力S25及びS26は
差動増幅器267に入力され、位相差信号S27として出力さ
れる。
次に、本発明の作用について、さらに詳細に説明す
る。
る。
４分割フォトディテクタ14上の光強度変調は、光学式
ディスクＤの情報記録ピットによって回折された回折光
の重ね合わせによって引き起こされるとみることができ
る。そこで、ピットによる０次回折光と１次回折光の位
相差を表すパラメータを、 φ＝ピット構成による０次回折光と１次回折光の位相差 ΔT0＝トラックずれによる０次回折光と１次回折光の位
相差 ωｔ＝タンジェンシャル方向への移動による０次回折光
と１回折光の位相差 （ここに、ωはRF信号の各周波数、ｔは時間を示す。） とする。ΔT0は１トラックずれるごとに０〜２πまで変
化し、ωｔは１つのピットを越えるごとに０〜２πまで
変化する。フォーカシングサーボが作動中は、４分割フ
ォトディテクタ14上では０次回折光と１次回折光が重な
り、各受光面41〜44の光出力信号S1〜S4の値は以下に示
すようになる。
ディスクＤの情報記録ピットによって回折された回折光
の重ね合わせによって引き起こされるとみることができ
る。そこで、ピットによる０次回折光と１次回折光の位
相差を表すパラメータを、 φ＝ピット構成による０次回折光と１次回折光の位相差 ΔT0＝トラックずれによる０次回折光と１次回折光の位
相差 ωｔ＝タンジェンシャル方向への移動による０次回折光
と１回折光の位相差 （ここに、ωはRF信号の各周波数、ｔは時間を示す。） とする。ΔT0は１トラックずれるごとに０〜２πまで変
化し、ωｔは１つのピットを越えるごとに０〜２πまで
変化する。フォーカシングサーボが作動中は、４分割フ
ォトディテクタ14上では０次回折光と１次回折光が重な
り、各受光面41〜44の光出力信号S1〜S4の値は以下に示
すようになる。
S1＝C1cosωｔ＋C2cos（ωｔ＋φ）＋C3cos（ωｔ−
φ）＋C4cos（ωｔ＋ΔT0＋φ） … S2＝C1cosωｔ＋C2cos（ωｔ−φ）＋C3cos（ωｔ＋
φ）＋C4cos（ωｔ−ΔT0−φ） … S3＝C1cosωｔ＋C2cos（ωｔ−φ）＋C3cos（ωｔ＋
φ）＋C4cos（ωｔ＋ΔT0−φ） … S4＝C1cosωｔ＋C2cos（ωｔ＋φ）＋C3cos（ωｔ−
φ）＋C4cos（ωｔ−ΔT0＋φ） … ここで、C1、C2、C3、C4はピットの構造またはピック
アップの光学系によって定まる定数である。
φ）＋C4cos（ωｔ＋ΔT0＋φ） … S2＝C1cosωｔ＋C2cos（ωｔ−φ）＋C3cos（ωｔ＋
φ）＋C4cos（ωｔ−ΔT0−φ） … S3＝C1cosωｔ＋C2cos（ωｔ−φ）＋C3cos（ωｔ＋
φ）＋C4cos（ωｔ＋ΔT0−φ） … S4＝C1cosωｔ＋C2cos（ωｔ＋φ）＋C3cos（ωｔ−
φ）＋C4cos（ωｔ−ΔT0＋φ） … ここで、C1、C2、C3、C4はピットの構造またはピック
アップの光学系によって定まる定数である。
また、最適トラッキングΔT0＝０であるから、式〜
は以下のようになる。
は以下のようになる。
S1＝C1cosωｔ＋（C2＋C4）cos（ωｔ＋φ）＋C3cos
（ωｔ−φ） … S2＝C1cosωｔ＋（C2＋C4）cos（ωｔ−φ）＋C3cos
（ωｔ＋φ） … S3＝C1cosωｔ＋（C2＋C4）cos（ωｔ−φ）＋C3cos
（ωｔ＋φ） … S4＝C1cosωｔ＋（C2＋C4）cos（ωｔ＋φ）＋C3cos
（ωｔ−φ） … 本発明では、４分割フォトディテクタ14の総和信号S1
＋S2＋S3＋S4と任意の一つの光出力信号S1の位相差を検
出し、これに総和信号S1＋S2＋S3＋S4とS1と対角線位置
にある光出力信号S3の位相差を加算した結果をトラッキ
ング制御信号とすることによってディスク表面の傷また
は汚れによるトラッキング制御信号の乱れを低減するこ
とを可能にした。これをさらにベクトル表示図を用いて
詳細に説明する。
（ωｔ−φ） … S2＝C1cosωｔ＋（C2＋C4）cos（ωｔ−φ）＋C3cos
（ωｔ＋φ） … S3＝C1cosωｔ＋（C2＋C4）cos（ωｔ−φ）＋C3cos
（ωｔ＋φ） … S4＝C1cosωｔ＋（C2＋C4）cos（ωｔ＋φ）＋C3cos
（ωｔ−φ） … 本発明では、４分割フォトディテクタ14の総和信号S1
＋S2＋S3＋S4と任意の一つの光出力信号S1の位相差を検
出し、これに総和信号S1＋S2＋S3＋S4とS1と対角線位置
にある光出力信号S3の位相差を加算した結果をトラッキ
ング制御信号とすることによってディスク表面の傷また
は汚れによるトラッキング制御信号の乱れを低減するこ
とを可能にした。これをさらにベクトル表示図を用いて
詳細に説明する。
ディスク表面に傷や汚れがなく最適トラッキング状態
にある時、４分割フォトディテクタ出力信号S1、S2、
S3、S4をそれぞれ総和信号と位相比較すると、第４図の
ベクトル図（Ｉ）〜（IV）のようになる。ここに、第４
図（Ｉ）は光出力信号S1を、第４図（II）は光出力信号
S2を、第４図（III）は光出力信号S3を、第４図（IV）
は光出力信号S4を示している。S1〜S4各々において３つ
のベクトル和のなす角度が位相差となる。ここで各々の
ベクトルは、式〜の各項に対応しており、第４図の
C1〜C4はベクトルの大きさを表している。最適トラッキ
ング状態では、S1＋S3とS2＋S4の各々の３つのベクトル
の合計はS1とS3の各々の合成ベクトルとS2とS4の各々の
合成ベクトルに対して対称であることより０度方向にな
る。ところが、ディスク表面の傷または汚れの上をトレ
ースし４分割フォトディテクタ上に光量変化が発生し、
第14図のようにS1とS2の光量が減少した場合は、第５図
の（Ａ）と（Ｂ）に示すようにS1とS2それぞれ０度方向
を示さなくなり、これが最適トラッキング状態であるに
も関わらずトラッキングエラーを発生させる原因とな
る。
にある時、４分割フォトディテクタ出力信号S1、S2、
S3、S4をそれぞれ総和信号と位相比較すると、第４図の
ベクトル図（Ｉ）〜（IV）のようになる。ここに、第４
図（Ｉ）は光出力信号S1を、第４図（II）は光出力信号
S2を、第４図（III）は光出力信号S3を、第４図（IV）
は光出力信号S4を示している。S1〜S4各々において３つ
のベクトル和のなす角度が位相差となる。ここで各々の
ベクトルは、式〜の各項に対応しており、第４図の
C1〜C4はベクトルの大きさを表している。最適トラッキ
ング状態では、S1＋S3とS2＋S4の各々の３つのベクトル
の合計はS1とS3の各々の合成ベクトルとS2とS4の各々の
合成ベクトルに対して対称であることより０度方向にな
る。ところが、ディスク表面の傷または汚れの上をトレ
ースし４分割フォトディテクタ上に光量変化が発生し、
第14図のようにS1とS2の光量が減少した場合は、第５図
の（Ａ）と（Ｂ）に示すようにS1とS2それぞれ０度方向
を示さなくなり、これが最適トラッキング状態であるに
も関わらずトラッキングエラーを発生させる原因とな
る。
一方、４分割フォトディテクタ14の総和信号S1＋S2＋
S3＋S4はラジアル方向（ディスク半径方向）に関する位
相情報を持っていない為、ディスク表面の傷または汚れ
の部分を通過しフォトディテクタ上で第14図にように光
量が減少した場合でも０度方向を指したままである。ま
た、S1の３つのベクトルの合成ベクトルとS3の３つの合
成ベクトルは各々第14図のような光量変化によって大き
さは変化するが同一方向を示す。従ってディスク表面の
傷または汚れによってフォトディテクタ上の光量が第14
図のように変化しても、最適トラッキング状態では総和
信号とS1の位相比較結果と、総和信号とS3の位相比較結
果を加算した結果は０となる。
S3＋S4はラジアル方向（ディスク半径方向）に関する位
相情報を持っていない為、ディスク表面の傷または汚れ
の部分を通過しフォトディテクタ上で第14図にように光
量が減少した場合でも０度方向を指したままである。ま
た、S1の３つのベクトルの合成ベクトルとS3の３つの合
成ベクトルは各々第14図のような光量変化によって大き
さは変化するが同一方向を示す。従ってディスク表面の
傷または汚れによってフォトディテクタ上の光量が第14
図のように変化しても、最適トラッキング状態では総和
信号とS1の位相比較結果と、総和信号とS3の位相比較結
果を加算した結果は０となる。
次に総和信号とS1の位相結果を総和信号とS3の位相比
較結果を加算した結果がトラックずれ量を示すことを第
６図に基づいて説明する。第６図の（Ａ）と（Ｂ）はト
ラックずれがある場合のS1とS3の信号変化を各々ベクト
ル図で示したものである。すなわち、第６図（Ａ）は光
出力S1を示し、第６図（Ｂ）は光出力S3を示している。
また、第７図の（Ａ）と（Ｂ）は第６図の（Ａ）と
（Ｂ）において各々ベクトル加算し合成ベクトルを求め
たものを示す。トラックずれの増加とともに第６図の
（Ａ）と（Ｂ）の中のΔT0で示した角度が増加する。こ
の時S1と総和信号S1＋S2＋S3＋S4の位相比較の結果は第
７図（Ａ）に示した４つのベクトルの合成ベクトルのな
す角度として示される。ここで、ベクトルC4はトラック
ずれの増加と共にそれぞれ正または負の方向に回転す
る。トラックずれが０の場合S1とS3の合成ベクトルC4は
０度に対して対称になり、トラッキング制御信号もまた
０になる。トラックずれが発生しΔT0が正の方向に増加
した場合、S1及びS3の合成ベクトルのなす角度は共に増
加し、ΔT0が負の方向に増加した場合、S1及びS3の合成
ベクトルのなす角度は共に減少する。従ってS1のなす角
度の大きさとS3のなす角度の大きさを加算した結果は、
トラックずれの量に見合った量となる。すなわち、総和
信号S1＋S2＋S3＋S4とS1の位相比較結果と総和信号S1＋
S2＋S3＋S4とS3の位相比較結果を加算した結果はトラッ
クずれ量を示すことになる。
較結果を加算した結果がトラックずれ量を示すことを第
６図に基づいて説明する。第６図の（Ａ）と（Ｂ）はト
ラックずれがある場合のS1とS3の信号変化を各々ベクト
ル図で示したものである。すなわち、第６図（Ａ）は光
出力S1を示し、第６図（Ｂ）は光出力S3を示している。
また、第７図の（Ａ）と（Ｂ）は第６図の（Ａ）と
（Ｂ）において各々ベクトル加算し合成ベクトルを求め
たものを示す。トラックずれの増加とともに第６図の
（Ａ）と（Ｂ）の中のΔT0で示した角度が増加する。こ
の時S1と総和信号S1＋S2＋S3＋S4の位相比較の結果は第
７図（Ａ）に示した４つのベクトルの合成ベクトルのな
す角度として示される。ここで、ベクトルC4はトラック
ずれの増加と共にそれぞれ正または負の方向に回転す
る。トラックずれが０の場合S1とS3の合成ベクトルC4は
０度に対して対称になり、トラッキング制御信号もまた
０になる。トラックずれが発生しΔT0が正の方向に増加
した場合、S1及びS3の合成ベクトルのなす角度は共に増
加し、ΔT0が負の方向に増加した場合、S1及びS3の合成
ベクトルのなす角度は共に減少する。従ってS1のなす角
度の大きさとS3のなす角度の大きさを加算した結果は、
トラックずれの量に見合った量となる。すなわち、総和
信号S1＋S2＋S3＋S4とS1の位相比較結果と総和信号S1＋
S2＋S3＋S4とS3の位相比較結果を加算した結果はトラッ
クずれ量を示すことになる。
なお、上記実施例では４分割フォトディテクタ14の対
角位置にあるディテクタ41及び43の光出力信号S1とS3を
各々総和信号S1＋S2＋S3＋S4と位相比較した結果を加算
しトラッキング制御信号S30を検出したが、他の対角位
置の光出力信号S2とS4を各々総和信号S1＋S2＋S3＋S4と
位相比較した結果を加算しても同様のトラッキング制御
信号が得られる。
角位置にあるディテクタ41及び43の光出力信号S1とS3を
各々総和信号S1＋S2＋S3＋S4と位相比較した結果を加算
しトラッキング制御信号S30を検出したが、他の対角位
置の光出力信号S2とS4を各々総和信号S1＋S2＋S3＋S4と
位相比較した結果を加算しても同様のトラッキング制御
信号が得られる。
また、上記実施例において用いた総和信号S1＋S2＋S3
＋S4のかわりに部分的な和信号S1＋S2またはS3＋S4を用
いても同様の効果が得られる。
＋S4のかわりに部分的な和信号S1＋S2またはS3＋S4を用
いても同様の効果が得られる。
以上述べた通り、本発明によれば、フォトディテクタ
の４分割受光面の対角位置にあるディテクタの光出力信
号を各々総和信号と位相比較した結果を加算することに
よって、トラッキング制御信号を出力することができ
る。従って、光学式情報記録ディスク表面に傷または汚
れがあった場合でも、特殊な光学部品を追加することな
しに安定したトラッキング制御信号を得ることができる
という利点を有する。
の４分割受光面の対角位置にあるディテクタの光出力信
号を各々総和信号と位相比較した結果を加算することに
よって、トラッキング制御信号を出力することができ
る。従って、光学式情報記録ディスク表面に傷または汚
れがあった場合でも、特殊な光学部品を追加することな
しに安定したトラッキング制御信号を得ることができる
という利点を有する。
第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の光学式情報読取り装置の実施例の構成
を示すブロック図、 第３図は本発明における第１位比較相器及び第２位相比
較器の構成を示す図、 第４図は最適トラッキング状態での４分割フォトディテ
クタの各受光面の光出力信号を示すベクトル表示図、 第５図はレーザ光がディスク上の傷または汚れの部分を
通過したときの各対角方向の光出力信号を示すベクトル
表示図、 第６、７図は本発明の作用を示すベクトル表示図、 第８図は本発明における位相差信号及びトラッキング制
御信号を示す図、 第９図は従来の光学式情報読取り装置の概略ブロック
図、 第10図は従来の光学式情報読取り装置の構成を示すブロ
ック図、 第11図は情報記録ピット及びレーザ光スポットの位置関
係と４分割フォトディテクタの各受光面の光強度分布と
の関係を示す模式図、 第12図は時間差法によるトラッキング制御の動作を説明
する信号波形図、 第13図は従来例における位相比較器の構成を示す図、 第14図はレーザ光が光学式ディスク上の傷または汚れの
部分を通過した時のフォトディテクタ上での光量変化を
示す図である。 １…光ピックアップ部 ２、2A…トラッキングサーボ部 ３…フォーカシングサーボ部 ４…回転サーボ部 ５…スピンドルモータ ６…復調ブロック 11…光発生器 12…ハーフミラー 13…対物レンズ 14…４分割フォトディテクタ 15…加算器 16…トラッキングコイル 21、22…増幅器 23、24…波形整形回路 25、26…位相比較器 27…加算器 28…増幅器 29…イコライザアンプ 30、31…加算器 41〜44…受光面 61…波形整形回路 62…遅延回路 63…乗算器 64…検波フィルタ 100、101…光学式情報読取り装置 251〜254、261〜264…Ｄ形フリップフロップ回路 255、256、265、266…加算器 257、267…差動増幅器 A1、A2…加算器 ACT…アクチュエータ C1…第１の位相比較器 C2…第２の位相比較器 Ｄ…光学式ディスク Ｌ…レーザ光 Ｐ…光検出手段 Ｒ…光ビーム照射手段 S1〜S45信号
を示すブロック図、 第３図は本発明における第１位比較相器及び第２位相比
較器の構成を示す図、 第４図は最適トラッキング状態での４分割フォトディテ
クタの各受光面の光出力信号を示すベクトル表示図、 第５図はレーザ光がディスク上の傷または汚れの部分を
通過したときの各対角方向の光出力信号を示すベクトル
表示図、 第６、７図は本発明の作用を示すベクトル表示図、 第８図は本発明における位相差信号及びトラッキング制
御信号を示す図、 第９図は従来の光学式情報読取り装置の概略ブロック
図、 第10図は従来の光学式情報読取り装置の構成を示すブロ
ック図、 第11図は情報記録ピット及びレーザ光スポットの位置関
係と４分割フォトディテクタの各受光面の光強度分布と
の関係を示す模式図、 第12図は時間差法によるトラッキング制御の動作を説明
する信号波形図、 第13図は従来例における位相比較器の構成を示す図、 第14図はレーザ光が光学式ディスク上の傷または汚れの
部分を通過した時のフォトディテクタ上での光量変化を
示す図である。 １…光ピックアップ部 ２、2A…トラッキングサーボ部 ３…フォーカシングサーボ部 ４…回転サーボ部 ５…スピンドルモータ ６…復調ブロック 11…光発生器 12…ハーフミラー 13…対物レンズ 14…４分割フォトディテクタ 15…加算器 16…トラッキングコイル 21、22…増幅器 23、24…波形整形回路 25、26…位相比較器 27…加算器 28…増幅器 29…イコライザアンプ 30、31…加算器 41〜44…受光面 61…波形整形回路 62…遅延回路 63…乗算器 64…検波フィルタ 100、101…光学式情報読取り装置 251〜254、261〜264…Ｄ形フリップフロップ回路 255、256、265、266…加算器 257、267…差動増幅器 A1、A2…加算器 ACT…アクチュエータ C1…第１の位相比較器 C2…第２の位相比較器 Ｄ…光学式ディスク Ｌ…レーザ光 Ｐ…光検出手段 Ｒ…光ビーム照射手段 S1〜S45信号
Claims (1)
- 【請求項１】情報記録媒体の情報記録面上の信号トラッ
クに光ビームを照射する光ビーム照射手段と、前記情報
記録面からの反射光ビームを光電変換して電気信号を出
力する４分割受光面を有する光検出手段と、前記電気信
号に基づいて前記光ビーム照射手段からの光ビームの前
記トラック上への照射位置を追従制御するトラッキング
制御手段と、を備えた光学式情報読取り装置において、 前記トラッキング制御手段は、前記光検出手段の４分割
受光面の対角位置にある一対の受光面のうちいずれか一
方の受光面から出力される第１の電気信号と前記４分割
受光面から出力される電気信号の総和信号との位相を比
較して第１の位相比較結果信号を出力する第１の位相比
較器と、 前記対角位置にある他方の受光面から出力される第２の
電気信号と前記総和信号との位相を比較して第２の位相
比較結果信号を出力する第２の位相比較器と、 前記第１の位相比較結果信号と、第２の位相比較結果信
号とを加算してトラッキング制御信号を出力する加算器
と、 を含むことを特徴とする光学式情報読取り装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2109377A JP2716569B2 (ja) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | 光学式情報読取り装置 |
| US07/591,176 US5060216A (en) | 1990-04-25 | 1990-10-01 | Tracking control system for use in an optical reading apparatus |
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