JPH0318255B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はビデオデイスク再生装置、デジタルオ
ーデイオデイスク再生装置などに使用される情報
記録担体から光学的に情報を検出して読取る情報
読取装置におけるトラツキングエラー信号検出方
法および検出装置に関する。

情報記録担体はたとえば透明円盤体からなり、
円盤体の情報記録画に凹部（本明細書においては
ピツトと記す）が同心または渦巻状トラツクを形
成するように配設してあり、これらのピツトの長
さおよび間隔によつて情報が記録してある。回転
駆動されている情報記録担体から情報を読取る情
報読取装置は第１図に示す如くたとえばHe−Ne
レーザ光源からの光ビームを偏光ビームスプリツ
タ１を介してタンジエンシヤルミラー２にて反射
させ、タンジエンシヤルミラー２で反射した光を
トラツキングミラー３で反射させ、対物レンズ４
に入射し、対物レンズ４によつて情報記録担体５
の信号記録面に集束させて光スポツトとして照射
し、情報記録担体５の情報記録面にて反射させ、
この反射ビームを前記と逆の経路を通して偏光ス
プリツタ１を介して光電変換素子６に投射して、
光電変換素子６の出力から情報記録担体５に記録
してある情報を電気信号に変換して検出してい
る。

また、上記の情報読取りに際して前記光スポツ
トをピツト列からなるトラツクの中心上に追従さ
せる必要があり、このために光電変換素子６の出
力信号中の振幅情報から前記光スポツトがトラツ
ク中心から離れている距離に対応したトラツキン
グエラー信号を検出し、該トラツキングエラー信
号をサーボ増幅器に印加し、該トラツキングエラ
ーが零となるようにトラツキングミラー３の回動
角度を制御している。

情報を電気信号に変換して読出す光電変換素子
６はたとえば第２図に示す如く、光軸を原点０と
しＸ軸をトラツクの接線方向に、Ｙ軸をトラツク
の法線方向に対応させたXY座標の各象限に分割
して構成してある。

一方、トラツキングエラー信号は４分割した光
電変換素子６−₁₁，６−₁₂，６−₂₁および６−₂₂
の出力信号の和信号H_F（光電変換素子６−₁₁，６
−₁₂，６−₂₁および６−₂₂の出力信号をS₁₁，S₁₂，
S₂₁およびS₂₂としたときH_F＝S₁₁＋S₁₂＋S₂₁＋
S₂₂）または差信号D_L｛＝（S₁₂＋S₂₁）−（S₁₁＋
S₂₂）｝の振幅情報から検出していた。

しかるに情報記録担体５からの反射光は、情報
読取装置の光学的特性によつて変化するため、上
記した如く和信号H_Fまたは差信号D_Lの振幅情報
からトラツキングエラー信号を検出する従来の方
法によるときは、トラツキング信号の感度が和信
号H_Fまたは差信号D_Lの振幅レベルすなわち情報
読取装置の光学的特性によつて変化する欠点があ
つた。

本発明は上記にかんがみなされたもので、情報
読取装置において、上記の欠点を解消したトラツ
キングエラー信号検出方法および検出装置を提供
することを目的とするものである。

この目的は本発明によれば光電変換素子の出力
信号中に含まれている位相情報からトラツキング
エラーを検出することによつて達成される。

以下、本発明を実施例により、従来例と対比し
つつ説明する。

第３図は情報記録担体５の情報記録面上に集束
された投射ビームの光スポツトとトラツクとの相
対位置に対する反射ビームの回折パターンをそれ
ぞれ示している。第３図の各欄の上部にはピツト
と光スポツトとの相対位置を示し、第３図の各欄
上部における円形は光スポツトの外形を示し、斜
線を施した部分はピツトの一部分を示している。
第３図の各欄下部には対物レンズ４の面上におけ
る回折パターンを示し、円形は対物レンズ４の断
面外形を、斜線部は回折パターンを示している。
第３図において、ｂの列で示す状態は光スポツト
の中心がトラツクの中心線上にあるときにおいて
ピツトが光スポツトに入つてから出て行くまでの
対物レンズ４上の回折パターンの変化を示してお
り、ａの列で示す状態は光スポツトがトラツク中
心線より右側に片寄つて位置している場合におけ
る同様の変化を、ｃの列で示す状態は光スポツト
がトラツク中心線より左側に片寄つて位置してい
る場合における同様の変化をそれぞれ示してい
る。

従つて光電変換素子６上に対物レンズ４面上の
回折パターンを写像して、その出力について演算
して和信号H_Fおよび差信号D_Lを得たときは、和
信号H_Fおよび差信号D_Lの波形は第３図に対応し
て第４図ＡおよびＢに示す如くである。すなわ
ち、第３図のｂ列の場合には、和信号H_Fは第４
図Ａにおいて実線に示す如き波形となり、第３図
のａ列およびｃ列の場合には、和信号H_Fは第４
図Ａにおいて破線に示す如き波形となる。第４図
Ａにおいてローマ数字〜は第３図における横
列１〜に対応しており、の状態は光スポツト
がピツトに半分入つてきた状態を示しており、
の状態はの状態と逆に光スポツトがピツトから
半分出ていつた状態を示しており、，および
はこの間の中途の状態をそれぞれ示している。
また差信号D_Lについては第４図Ｂに示す如くで
あり、第４図Ｂにおいて線ａ，ｂおよびｃは第３
図のａ列、ｂ列およびｃ列に対応し、ローマ数字
は第４図Ａの場合と同様である。第３図および第
４図から明らかな如く和信号H_Fは第３図のｂ列
の状態とａ列およびｃ列の状態とではその振幅が
異なる。第３図のａ列の場合には差信号D_Lは和
信号H_Fより位相が90度進み、第３図のｃ列の場
合には差信号D_Lは和信号H_Fより位相が90度遅れ
る。また第３図のｂ列の場合は差信号D_Lは変化
しない。また、トラツク中線と光スポツトのずれ
量に応じて和信号H_Fの振幅は変化するが、その
間に位相の変化はない。

そこで、従来はトラツキングエラー信号をたと
えば第５図に示す如き回路で検出していた。すな
わち光電変換素子６−₁₁および６−₂₂の出力信号
を加算器７で加算し、光電変換素子６−₁₂および
６−₂₁の出力信号を加算器８で加算し、加算器７
および８の出力信号を加算器９で加算して和信号
H_Fを得る。和信号H_Fの波形は第６図ｂの如くで
ある。加算器８の出力信号から加算器７の出力信
号を減算器１０で減算して差信号D_Lを得る。差
信号D_Lの波形は第６図ａの如くである。また、
減算器１０の出力信号（D_L信号）をそれぞれサ
ンプルホールド回路１１および１２に印加し、加
算器９の出力信号（H_F信号）を零クロス検出回
路１３に印加してH_F信号の増加中における第６
図ｃに示すサンプリングパルスを得て、このサン
プリングパルスで減算器１０の出力信号をサンプ
ルホールドし、加算器９の出力信号（H_F信号）
を零クロス検出回路１４に印加してH_F信号の減
少中における第６図ｄに示すサンプリングパルス
を得て、このサンプリングパルスで減算器１０の
出力信号をサンプルホールドしていた。そこでサ
ンプルホールド回路１２の出力信号は第６図ｅに
示す如き波形となり、サンプルホールド回路１１
の出力信号は第６図ｆに示す如き波形となる。サ
ンプルホールド回路１１および１２の出力信号波
形は逆相であることから、この両信号を差動増幅
器１５により差動増幅することによつてオフセツ
ト等の外乱のないトラツキングエラー信号を得て
いた。

しかるに、光スポツトとピツトの長さとの関係
はピツトの空間周波数が小さくなると反射光ビー
ムの変調度が小さくなる関係があるため、情報記
録担体５上のピツトの空間周波数に対するH_F、
D_L信号の振幅レベルは第７図に示す如く空間周
波数の増加に伴つて順次減少する。従つて、情報
記録担体５上のピツトの空間周波数が広い範囲に
ある場合、情報記録担体５上における記録情報の
周波数によつてH_F信号およびD_L信号の振幅レベ
ルが変化する。このために第５図に示した如き
D_L信号の振幅レベルをサンプリングホールドし
てトラツキングエラー信号を得る方法ではD_L信
号の振幅レベルの変化がトラツキングエラー信号
の外乱となる欠点があつた。またさらにフオーカ
スゲインが不足すると情報記録担体５が一回転す
る間に、H_F信号およびD_L信号の振幅レベルが変
化して、この変化がトラツキングエラー信号の外
乱となる欠点もあつた。

第８図は本発明の一実施例のブロツク図であ
る。

本発明の一実施例においては、光電変換素子６
−₁₁の出力信号と光電変換素子６−₂₂の出力信号
とを加算器７に入力して加算し、光電変換素子６
−₁₂の出力信号と光電変換素子６−₂₁の出力信号
とを加算器８に入力して加算し、加算器７の出力
信号T_S1と加算器８の出力信号T_S2とを加算器９
に入力して加算する。加算器７の出力信号T_S1は
比較電位をアース電位とした電圧比較器１６に印
加して、加算器７の出力信号T_S1をアース電位と
比較する。加算器９の出力信号H_Fも同様に電圧
比較器１７に印加して加算器９の出力信号H_Fを
アース電位と比較する。加算器８の出力信号T_S2
も同時に電圧比較器１８に印加して加算器８の出
力信号T_S2をアース電位と比較する。電圧比較器
１６および１７の出力信号はそれぞれ位相比較器
１９に入力して位相比較する。電圧比較器１８お
よび１７の出力信号もそれぞれ位相比較器２０に
入力して位相比較する。位相比較器１９および２
０の出力信号はそれぞれ各別にローパスフイルタ
２１および２２に入力して濾波し、ローパスフイ
ルタ２１の出力信号およびローパスフイルタ２２
の出力信号は差動増幅器２３に入力して差動増幅
器２３の出力端からトラツキングエラー信号を得
るように構成する。

以上の如く構成した本発明の一実施例におい
て、光スポツトがトラツク中心上に位置している
状態、すなわち第３図においてｂ列に示す位置に
あるときは、加算器９の出力信号H_F、加算器７
の出力信号T_S1および加算器８の出力信号T_S2は
第９図Ａ，ＢおよびＣにおいて実線ｂで示す如く
同相である。また光スポツトがトラツクの右側に
位置している状態すなわち第３図においてａ列に
示す位置にあるときは加算器７の出力信号T_S1は
加算器９の出力信号H_Fに対して位相が遅れ、ま
た加算器８の出力信号T_S2は加算器９の出力信号
H_Fに対して位相が進み、第９図ＢおよびＣにお
いて太い破線ａで示す如くになる。また光スポツ
トがトラツクの左側に位置している状態すなわち
第３図においてＣ列に示す位置にあるときは加算
器７の出力信号T_S1は加算器９の出力信号H_Fに対
して位相が進み、また加算器８の出力信号T_S2は
加算器９の出力信号H_Fに対して位相が遅れ、第
９図ＢおよびＣにおいて細い破線Ｃで示す如くに
なる。また加算器９の出力信号H_Fに対する加算
器７および８の出力信号T_S1の位相の進み角度お
よび遅れ角度は光スポツトとトラツクとのずれ量
に比例している。

そこで、加算器７と加算器９の出力信号T_S1と
H_Fとの位相を比較した信号、または加算器８と
加算器９の出力信号T_S2とH_Fとの位相を比較した
信号によつてトラツキングエラー信号を得ること
ができる。また位相比較器１９および２０の出力
信号を合成してトラツキング信号を得ることがで
きる。

いま仮に光スポツトがトラツクの右側に位置し
ているとき、すなわち第３図のａ列の状態にある
ものとして第８図に示した本発明の一実施例に則
して説明する。

この状態における加算器９の出力信号H_Fは第
１０図Ａの曲線に示す如き波形となり、電圧比較
器１７の出力信号V₃は第１０図Ａのパルス波形
となる。また加算器７の出力信号T_S1は上記した
如く加算器９の出力信号H_Fより位相が遅れるた
め、第１０図Ｂの曲線に示す如き波形となり、電
圧比較器１６の出力信号V₁は第１０図Ｂのパル
ス波形となる。従つて位相比較器１９の出力信号
V₄は第１０図Ｄに示す如く電圧比較器１６と１
７との出力パルスの位相差に対応したパルス幅の
負のパルスとなる。また一方、加算器８の出力信
号T_S2は上記した如く加算器９の出力信号H_Fより
位相が進んでいるため、加算器８の出力信号T_S2
は第１０図Ｃの曲線に示す如き波形となり、電圧
比較器１８の出力信号V₂は第１０図Ｃのパルス
波形となる。従つて位相比較器２０の出力信号
V₅は第１０図Ｅに示す如く電圧比較器１７と１
８との出力パルスの位相差に対応したパルス幅の
正のパルスとなる。

従つて、ローパスフイルタ２１の出力信号は光
スポツトがトラツク中心上にある第３図ｂ列の状
態中における電圧より低レベルとなり、ローパス
フイルタ２２の出力信号は同様に第３図ｂ列の状
態中における電圧より高レベルとなる。そこでロ
ーパスフイルタ２１および２２の出力信号を差動
増幅器２３によつて差動増幅することにより、光
スポツトがトラツクの右側にずれている第３図ａ
列に対するトラツキングエラー信号が得られる。

また逆に光スポツトがトラツクの左側がずれて
いるときは、ローパスフイルタ２１および２２の
出力信号のレベルは、上記した光スポツトがトラ
ツクの右側にずれている場合とは逆方向にレベル
が変化し、差動増幅器２３の出力端子から光スポ
ツトがトラツクの左側にずれている第３図Ｃ列に
対するトラツキングエラー信号が得られることに
なる。

なお、以上の本発明の一実施例において位相比
較器１９および２０の出力信号を差動増幅器２３
により合成してトラツキングエラー信号を得る場
合を例に説明したが、位相比較器１９または２０
の各出力信号によつてトラツキングエラー信号を
得ることができることは上記の説明から明らかで
あらう。唯差動増幅器２３で合成して得た場合の
方がオフセツト等の外乱の無いトラツキングエラ
ー信号を得ることができる。

以上説明した如く本発明によれば、光電変換素
子の出力信号中に含まれている位相情報を検出し
てトラツキングエラー信号を得ているために、ト
ラツキングエラー信号の感度が光電変換素子の出
力信号の振幅レベルによつて変化することは無く
なる。

また、フオーカスゲインが不足した場合、従来
の如く光電変換素子の出力信号中の振幅レベルが
部分的に低くなり、振幅に対する外乱が生ずる
が、本発明は光電変換素子の出力中の位相情報を
検出してトラツキング信号を得ているために、フ
オーカスゲインの不足がトラツキングエラー信号
に外乱として影響するようなことも無くなる効果
もある。

さらにまた、第１の加算回路の出力と第３の加
算回路の出力との位相差、または／および第２の
加算回路の出力と第３の加算回路の出力との位相
差からトラツキングエラー信号を得るようにした
ため、第３の加算回路の被加算入力信号中に第１
または第２の加算回路の出力が含まれる。この結
果、光電変換素子の異なるペア間の加算出力の位
相差検出出力によりトラツキングエラー信号を得
る場合よりも、位相差検出回路の検出感度のばら
つきの影響を受けないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は情報読取装置における光学系の説明
図。第２図は光電変換素子の配置図。第３図は光
スポツトとトラツクとの相対位置に対する対物レ
ンズ上における反射ビームのパターンを示す説明
図。第４図は光電変換素子の出力信号の波形図。
第５図は従来のトラツキングエラー検出装置の一
例を示すブロツク図。第６図は第５図に示すトラ
ツキングエラー検出装置の作用の説明に供する波
形図。第７図はピツトの空間周波数と光電変換素
子の出力信号レベルとの関係を示す特性図。第８
図は本発明の一実施例のブロツク図。第９図およ
び第１０図は本発明の一実施例の作用の説明に供
する波形図。 ５……情報記録担体、６−₁₁，６−₁₂，６−₂₁
および６−₂₂……光電変換素子、７，８および９
……加算器、１６〜１８……電圧比較器、１９お
よび２０……位相比較器、２１および２２……ロ
ーパスフイルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 同心または渦巻状トラツクを形成する情報記
   録ピツトで情報を記録している情報記録担体に照
   射した光スポツトの反射光を光軸を中心として配
   置された４個の光電変換素子で受光して情報を読
   取る情報読取装置において、前記４個の光電変換
   素子中の光軸をはさんで相対向する第１のおよび
   第４の光電変換素子の出力信号を加算する第１の
   加算回路と、前記４個の光電変換素子中の第２の
   および第３の光電変換素子の出力信号を加算する
   第２の加算回路と、前記第１、第２、第３および
   第４の光電変換素子の出力信号を加算する第３の
   加算回路と、前記第１の加算回路の出力信号と前
   記第３の加算回路の出力信号との位相差または前
   記第２の加算回路の出力信号と前記第３の加算回
   路の出力信号との位相差を検出する位相差検出回
   路とを備えてなり、前記位相差検出回路の出力信
   号からトラツキングエラー信号を得ることを特徴
   とする情報読取装置におけるトラツキングエラー
   信号検出装置。 ２ 同心または渦巻状トラツクを形成する情報記
   録ピツトで情報を記録している情報記録担体に照
   射した光スポツトの反射光を光軸を中心として配
   置された４個の光電変換素子で受光して情報を読
   取る情報読取装置において、前記４個の光電変換
   素子中の光軸をはさんで相対向する第１のおよび
   第４の光電変換素子の出力信号を加算する第１の
   加算回路と、前記４個の光電変換素子中の第２の
   および第３の光電変換素子の出力信号を加算する
   第２の加算回路と、前記第１、第２、第３および
   第４の光電変換素子の出力信号を加算する第３の
   加算回路と、前記第１の加算回路の出力信号と前
   記第３の加算回路の出力信号との位相差を検出す
   る第１の位相差検出回路と、前記第２の加算回路
   の出力信号と前記第３の加算回路の出力信号との
   位相差を検出する第２の位相差検出回路と、前記
   第１の位相差検出回路の出力信号と前記第２の位
   相差検出回路の出力信号とを減算して前記第１の
   加算回路の出力信号と前記第２の加算回路の出力
   信号との位相差に対応した出力信号を出力する減
   算手段とを備えてなることを特徴とする情報読取
   装置におけるトラツキングエラー信号検出装置。