JPS5838854B2 - 光学再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光ビームとホトセルを用いて、記録トラックの
読取りによるビデイオディスク等の光学再生装置に関す
るものである。

従来から、映像又は音声を回転媒体に記録、再生する装
置の１つに、フィリップス社が開発したビデイオ・ロン
グ・プレイ・システム（Ｖ、 Ｌ、 Ｐ。

システム）があるが、このシステムは周波数変調又は位
相変調した信号を記録した媒体（以下ディスクと称する
。

）に光線を照射して検出し、再生するものであり、前記
信号はディスク上で長さ０．７〜２．０ｐｍ、幅０．７
ｐｍ、深さＯｌｌ ５ ｐｍ程度のドツトとして前記デ
ィスク上にトラック間隔２．０μｍ程度でスパイラル状
に記録されている。

前記ドツトに光照射し、ドツトの情報を正確に読み出す
ためには、前記ドツトに読み出し光（例えばレーザー光
）を高性能レンズを用いて前記ドツトと同程度に集光し
て照射すると共にディスク面上に追従させる事が必要で
ある。

従ってディスクの面振れや偏心等に応答して読み出し光
を追従させるためのサーボ系、フォーカシング、および
トラッキング技術が必要となる。

第１図はフォーカシングの原理を示すための説明図で、
レンズとディスクの位置に対応した反射光束の状態を示
している。

すなわち、（ａ）ディスクがレンズの焦点位置にある場
合は、平行光束でハーフミラ−を透過してレンズに入射
し、ディスク面ＹＹ’でフォーカスされ反射光束は再度
レンズに入射し、平行光束となる。

（ｂ）ディスクがレンズの焦点位置よりレンズに対して
遠くなる方向へδだけ移動した場合は反射光束は収束光
束となる。

（Ｃ）ディスクがレンズの焦点位置よりもレンズに近い
方向へδだけ移動した場合は、反射光束は発散光束とな
る。

このような光束の変化を検出するために、第１図に示す
所定位置ＸＸ′に所定の有限の大きさを持つ光検出素子
を配設することにより、ディスクの面振れに対応する信
号、すなわちフォーカシングサーボの補償対象となる誤
差信号を検出する事が可能である。

この誤差信号検出方法は光検出素子を・一つ用いるだけ
なので、電気系および光学系の構成要素が少なくてすみ
、装置も簡単であり安価である。

しかし、ここで読み取り光束自身の光量変化があれば、
前述方法で得たディスクの面振れに対応する信号は、デ
ィスクの面振れ以外の誤差信号を含む事になる。

このような光束自身の光量変化の要因としては、光源（
レーザー）の光量変動、ディスクの反射ムラなどが考え
られる。

従来はこのような光束自身の光量変化による誤差をなく
するために、反射光束を空間的に対称となる２光束に分
離し、それぞれ前記フォーカシングの原理に基づきディ
スクの振動に対応する信号を検出し、差動増幅器を用い
て相殺していた。

この場合光束自身の変化は同相成分となるので、相殺可
能である。

しかしこの方法では光束を空間的に対称となるように分
離するので、光束の光量が少なくなったり、検出用の光
電変換素子構造が複雑になり、装置が高価なものとなる
という欠点を有していた。

本発明は、上記の如き欠点を解消すべく成されたもので
あり、光束自身の変化を光学再生装置を構成する上で不
可欠なトラッキングサーボ系により検出でき、ディスク
の簡振れに対応する信号からこれを除去して特に高精度
のフォーカシングサーボを実施できる光学再生装置を提
供するものである。

このため本発明は、光源よりの光束を０次光、＋１次光
および一１次光に分離する位相格子と、前記０次光の光
束を情報担体の記録トラックの中心部に集光させるとと
もに、前記＋１次光と−１次光を前記記録トラックの両
側端縁部にそれぞれ集光させる集光レンズとを有する光
学系を設け、前記０次光、＋１次光および一１次光の、
前記記録トラックからの反射光束をそれぞれ受光する第
１の光電変換素子、第２の光電変換素子および第３の光
電変換素子を設け、前記第２の光電変換素子と第３の光
電変換素子との出力の差信号を得てトラッキング制御信
号とする装置を設け、かつ、前記第２および第３の光電
変換素子の少なくとも一方の出力から、トラッキングお
よびフォーカシングずれによる光量変化にもとづく信号
成分を取り除いた、光源の光量成分やディスクの反射ム
ラによる低周波の光量変化にもとづく信号成分を取り出
すとともに、前記第１の光電変換素子の出力から情報成
分を取り除いた信号成分を取り出し、その両者の差信号
から、トラッキングずれにもとづく信号成分の影響を除
去した、フォーカシングずれにもとづく信号成分を得て
前記集光レンズ駆動用のフォーカス制御信号とする装置
を設けたものである。

以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて説明する。

第２図ａは本発明の光学再生装置の構成の一例を示すブ
ロックダイヤグラムであり、１は光源よりの光束を一１
次光■、０次光◎、＋１次光Ｏに分離するための位相格
子で、±１次光■、◎は光束に対しである角度をもって
分離される。

２はトラッキング用モータ（図示せず）に固定された反
射鏡、３は読み取り光束を収束させるための対物レンズ
、４はディスクで、第２図すにおけるディスクのＹ−Ｙ
’断面を示す。

第２図すのＡＢＣは各トラックのドツト列を示し、ドツ
ト列Ｂには第２図ａにおける一１次光■、０次光＠、＋
１次光Ｏの位置関係が示されている。

５はハーフミラ−１６，７，８は夫々■＠Ｏの光束に対
■応した光電変換素子、９は対物レンズ３を光軸方向に
上下に移動させるためのボイスコイルである。

なおＯ次光＠は読み取り用光束で、前述したディスク４
の面振れに対応する信号とドツト情報の読み出しを兼用
しており、０次光＠の反射光の光量変化に応じた光電変
換素子７の出力は、回路１０に印加され、ドツト情報に
応じた高周波の情報成分とディスク４の面振れに応じた
低周波の変動成分とに分離される。

前記情報成分は一般に６〜８ ＭＨｚと高周波成分であ
り、またディスクの面振れに応じた変動成分は、ディス
クの回転周期に対応するため、例えばディスクが１８０
Ｏｒｐｍの場合、面振れに対応する変動成分は３０ Ｈ
ｚを基本としたその高次成分である１〜２ｋＨｚ程度の
ものである。

したがって、前記情報成分から容易に分離できる。

なお、光源（レーザー）の経時変化等にともなう光量変
動、ディスクの反射率の差異等による光東自身の光量変
化は直流成分の変化となるため・前記回路１０により面
振れ成分とともに分離される。

また、トラッキングのずれにともなう光電変換素子７へ
の光量変化はディスクの偏心量に依存するが、例えばデ
ィスク４の回転数を１８０Ｏｒｐｍ。

トラックピッチを２μｍ１デイスク４の偏心量の最大を
１００μ瓶とすると、変動成分は１００Ｈｚ〜３ｋＨｚ
となり、このトラッキングのずれによる変動成分も前記
回路１０により面振れ成分とともに分離される。

また±１次光Ｏ■はトラッキング用光束で、ドツトの半
径方向の対称位置にドツトに半分程度かかるように集光
されるべく構成されている。

また１１は信号分離回路、１２，１４は差動増幅器、１
３はボイスコイル９の駆動回路、１５はトラッキング用
モータの駆動回路、１６は増幅回路であり前記回路１０
で分離された情報成分を増幅する。

今、ディスク４の偏心等で、ドツト列が半径方向に振ら
れると、±１次光０■は該ドツト列の振られる方向に対
応して光束が増減するため、光電変換素子６，８の出力
を差動増幅器１４に加えることにより、トラッキング信
号が形成され、このトラッキング信号で駆動回路１５を
介してトラッキング用モータを制御し、これによりディ
スク４の偏心等によるディスク４の半径方向の変動に追
随する事が可能となる。

一方、ディスク４の面振れが生じた場合には、まずトラ
ッキング用光束としての例えば−１次光の一部を低域フ
ィルタ等よりなる信号分離回路１１に印加し、ディスク
の面振れによる光量変動成分およびトラッキングのずれ
による光量変動成分を除いた、光源の変動、ディスク４
の反射率の変化等による光量変動成分のみを取り出して
、差動増幅器１２の入力として加える。

この信号分離回路１１からの信号と、前述の回路１０で
分離された光束＠の面振れに対応する信号とを差動増幅
器１２で比較し、光源の変動、ディスク４の反射率の変
化等による光量変動成分を除去したフォーカシング信号
を得る。

このフォーカシング信号は駆動回路１３を経てボイスコ
イル９を制御し、これによりディスク４の面振れに追随
させる事が可能となる。

この時、差動増幅器１２の出力であるフォーカシング信
号にはディスク４の偏心によるトラッキング信号成分が
重畳されているが、このトラッキング信号成分はフォー
カシング信号に比ベダイナミックレンジが小さいため、
これによる影響を除去することが可能である。

すなわち、面振れを２〜３００μ扉と仮定した場合、フ
ォーカスゲインが４０ｄＢあると仮定すれば、残留成分
は２〜３μｍとなり、対物レンズ３は一般的に開口数が
０．４〜０．５であることから、この場合の焦点深度は
±２〜３μｍとなる。

したがって、適切なフォーカスゲイン、すなわち面振れ
量を対物レンズ３の焦点深度内におさえこむシステムで
あれば、トラッキング信号成分は対物レンズ３の焦点深
度から外れて検出されなくなり、トラッキング信号成分
はフォーカシング信号に影響を及ぼさなくなる。

対物レンズ３の焦点深度内にディスク４が位置されると
、前述のようにトラッキングサーボが正常に動作するこ
ととなり、対物レンズ３とディスク４の間隔も一定距離
のフォーカシングが得られる。

なおフォーカシング信号を一つの光電変換素子７を用い
て検出する場合フォーカシング信号検出範囲が問題とな
るが、以下第３図、第４図に基づいてフォーカシング用
光電変換素子の設定位置について説明する。

第３図はターンテーブル１８が静止している時Ｖおよび
回転している時りにおけるディスクの状態を示す側面図
、第４図はディスク偏位と光電変換素子の出力の関係を
示すグラフである。

３，４，９は夫々対物レンズ、ディスク、ボイスコイル
であり、１７はターンテーブル１８駆動用モータである
。

ディスク４煤一般に剛体ではなく、構造および該ディス
クを構成する材料の特性に従って静止時においては多か
れ少なかれ垂下している。

今、ディスク４が静止している状態Ｄ′でディスク４上
に焦点を結ぶように対物レンズ３をセットすると、ディ
スク４が回転状態りになれば光電変換素子上での光束は
第１図すに見られるような状態となり、収束傾向にある
。

従って、光学系および光電変換素子の設定位置の決定に
当っては、ディスク４の静止時Ｄ′と回転時りのディス
ク４の移動量と、ディスク４自身の振れを考慮して、光
電変換素子上で光束が収束しないように配慮しなければ
ならない。

即ち第４図における領域Ｆに入らないように検出系を設
計する事が必要である。

またフォーカス検出系は第４図の領域Ｅに入るように設
計しなければならない。

即ち回転時のディスクの位置りが対物レンズの焦点位置
となるように光学系を設定する場合、対物レンズの作動
距離（ワーキングディスタンス）を十分考慮して設計し
ないと、ディスクと対物レンズが接触する可能性がある
。

以上、本発明によれば、光束自身の変化の光学的再生装
置を構成する上で最少不可欠なトラッキングサーボ系に
より検出し、これを容易にディスクの面振れに対応する
信号から除去できるので、簡単な構成でありながら高精
度で広範囲のフォーカシングおよびトラッキングサーボ
系を含む光学情報読み取り再生装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、フォーカシング原理の説明図、第２図ａは本
発明の一実施例を示すブロックダイヤグラム、第２図す
はディスク上のドツト列の説明図、第３図はターンテー
ブルの静止時と回転時におけるディスクの状態を示す側
面図、第４図はディスク偏位と光電変換素子の出力の関
係を示すグラフである。 ■・・・・・・−１次光、＠・・・・・・０次光、Ｏ・
・・・・・＋１次光、１・・・・・・位相格子、３・・
・・・・対物レンズ、４・・・・・・ディスク、６，７
，８・・・・・・光電変換素子、９・・・・・・ボイス
コイル、１０，１１・・・・・・信号分離回路、１２．
１４・・・・・・差動増幅器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光源よりの光束を０次光、＋１次光および一１次光
   に分離する位相格子と、前記０次光の光束を情報担体の
   記録トラックの中心部に集光させるとともに、前記＋１
   次光と一１次光を前記記録トラックの両側端縁部にそれ
   ぞれ集光させる集光レンズとを有する光学系を設け、前
   記０次光、＋１次光および一１次光の、前記記録トラッ
   クからの反射光束をそれぞれ受光する第１の光電変換素
   子、第２の光電変換素子および第３の光電変換素子を設
   け、前記第２の光電変換素子と第３の光電変換素子との
   出力の差信号を得てトラッキング制御信号とする装置を
   設け、かつ、前記第２および第３の光電変換素子の少な
   くとも一方の出力から、トラッキングおよびフォーカシ
   ングずれによる光量変化にもとづく信号成分を取り除い
   た、光源の光量成分やディスクの反射ムラによる低周波
   の光量変化にもとづく信号成分を取り出すとともに、前
   記第１の光電変換素子の出力から情報成分を取り除いた
   信号成分を取り出し、その両者の差信号から、トラッキ
   ングずれにもとづく信号成分の影響を除去した、フォー
   カシングずれにもとづく信号成分を得て前記集光レンズ
   駆動用のフォーカス制御信号とする装置を設けたことを
   特徴とする光学再生装置。