JPS6325413B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、光学的記録再生装置のトラツク追
跡装置に関し、特にフアーフイールド（遠視野）
法Ａ／Ｔ（Auto―tracking）サーボの改良に関す
るものである。

ビデオデイスク、デイジタルオーデイオデイス
ク及び光デイスクメモリ等の光学式デイスクを用
いた記録再生装置は、レーザ光を回転デイスク面
上に集光して非接触で情報を読み出す方式を採
る。このため、従来のオーデイオレコードでは比
較的寛大に扱われていたデイスクの「そり」や
「偏心」が問題になり、そのためこの種の装置の
光学ヘツドでは様々のサーボ機構が考案されてい
る。

即ち、デイスクの面振れに対してレーザ光を常
にデイスク面上に集光させるためのオートフオー
カスサーボ（以下Ａ／Ｆと略記する）や、デイス
クの偏心に対してレーザ光の集光スポツトを常に
トラツクに追随させるためのオートトラツキング
サーボ（以下Ａ／Ｔと略記する）などが試みられ
ている。

次に、これらのサーボ機構の内、従来装置に用
いられているフアーフイールド法Ａ／Ｔサーボに
ついて、第１図乃至第３図を用いて説明する。

第１図において、ガスレーザ、レーザダイオー
ド等の光源１から放射されたレーザ光２は、コリ
メートレンズ３を透過することによつて平行光に
変えられ、更に偏光ビームスプリツタ４によつて
Ｐ偏光を直進させる直線偏光に変えられる。偏光
ビームスプリツタ４によつて得られた直線偏光は
１／４の波長板５の通過によつて円偏光に変えら
れた後、集光レンズ６によつて集光され、光デイ
スク７上にレーザ光２の光スポツトを形成する。
光デイスク７は回転モータ８に結合されて高速回
転する。記光デイスク７は、一方の表面又は両側
の表面に深さλ／４（λ：レーザ光の波長）、幅
0.5〜0.7μm、長さ0.5〜数μmのピツト９がプレス
加工等によつて転写され、ピツト９の連なりとし
て情報を記録したトラツク１０がスパイラル状に
所定ピツチで形成されている。また、光デイスク
７の表面は、レーザ光の反射又は記録媒体とする
ために金属膜がメツキ等によつて形成されてい
る。

上述の光学系を通過して光デイスク７のトラツ
ク上に集光されたレーザ光のスポツト１１は、光
デイスク７表面の金属膜によつて反射され、再び
集光レンズ６を逆行して１／４波長板５を通過す
ることによりＳ偏光され、偏光ビームスプリツタ
４によつて入射レーザビーム光２の進入光路とは
90°異なる方向に変更される。光路が変更された
反射レーザビーム光は、光デイスク７から離れた
位置に置かれた２分割光検知器１２に入射され
る。前記２分割光検知器１２は分割線によつて等
しい受光面積の光検知部１２Ａ，１２Ｂに分けら
れ、各光検知部１２Ａ及び１２Ｂで検出された出
力は差動増幅器１３に与えられ、両出力信号のレ
ベルに基いたＡ／Ｔ信号が形成される。この差動
増幅器１３のＡ／Ｔ出力が、光学ヘツド１５を半
径方向に移動させる駆動系１４に与えられること
により、トラツクの追跡が実行される。

尚、光検知器１２は入射光を４つの領域で受光
する４分割光検出器を用いてＡ／Ｔ信号を形成す
る方法も試みられているが、理解を容易にするた
め以下２分割光検知器の場合について説明する。

上述の従来装置の説明は、Ａ／Ｆサーボ機構に
ついては省略してあるが、同様な光学的方法で光
スポツトを読み出し、集光レンズ６を上下させる
ことによつて光デイスク７の面振れに対してレー
ザ光を常に光デイスク面に集光させるフオーカス
サーボ機構が設けられていることは言うまでもな
い。

ここで、フアーフイールド（far―field）法と
は、光ビームが光デイスク面によつて反射される
過程でレンズ等の光学系によつてスポツトに結像
された場合、結像点付近の領域はnear―fiel領域
と呼ぶのに対して、結像点から外れた領域はfar
―field領域と呼ぶのに対応し、前述の装置では、
光検出器１２はフアーフイールド領域に置かれ、
この光検出器１２からＡ／Ｔサーボ信号が取り出
されるためフアーフイールド法Ａ／Ｔサーボと呼
ばれている。

前述の装置からＡ／Ｔサーボ信号を取り出し得
る原理を説明する。

第２図，，は、ピツト９からなるトラツ
ク１０が形成された光デイスク７にレーザ光２が
集光され、光スポツト１１として照射されている
デイスク断面を示し、夫々トラツク１０と光スポ
ツト１１の位置関係が異なつている場合を示して
いる。即ち第２図はトラツク１０の中心に光ス
ポツト１１の中心が正しく対応する位置関係で照
射されている場合で、この状態では光検出器１２
の各光検出部１２Ａ，１２Ｂには第３図に示す
ように等しい強度の分布をもつ反射光が入射さ
れ、差動増幅器１３からは零の出力が導出され
る。一方、トラツク１０と光スポツト１１との位
置が第２図又はに示すように光デイスク７の
半径方向に対して内周寄り或いは外周寄りにずれ
ている場合、光検出器１２上の各光検出部１２Ａ
及び１２Ｂに入射される光強度が、第３図及び
に示すように一方に対して他方の大きさが異な
り、第３図のように光検出部１２Ｂ側が大きい
状態では差動増幅器１３から負の電位の出力が、
第３図のように光検出部１２Ａ側の方が大きい
状態では正の電位の出力が導出される。導出され
た出力はＡ／Ｔ信号として半径方向送り機構１４
に与えられ、光学ヘツド１５をトラツク１０に直
角な方向、即ち光デイスク７の半径方向に移動さ
せて常に光スポツト１１がトラツク１０の中心に
位置させるように光学ヘツド１５の位置を制御す
る。トラツク１０が内周から外周へスパイラル状
に形成されておれば、光デイスクの回転に伴つて
光学ヘツド１５もトラツクの偏心に追従すると共
に内周から外周にトラツクに沿つて送られる。

前述のような構造及び動作からなる従来装置で
は、たとえば光スポツト１１の中心がトラツク１
０の中心に一致するようにサーボ機構が働らいて
も、光デイスク７の傾きによつて次に説明するよ
うにトラツキング誤差を生じる欠点がある。

第４図，はピツト９が刻まれていない部分
（無記録部）の光デイスクであつて、光軸に垂直
の関係にある場合と、垂直から角度Δθだけ傾
斜している場合を示し、及びはピツト９が
刻まれている部分にレーザビーム光２が照射され
ている場合で、は光軸に光デイスク７が垂直に
位置し、は光軸に対して角度Δθだけ傾斜して
いる場合を示す。

光軸が光デイスク７に垂直の関係にある及び
の場合には、２分割検知器１２の夫々の光検出
部１２Ａ，１２Ｂにビームスプリツター４を通過
したレーザ光が対称的に入射され、光強度として
は両光検出部間で等しいものになる。一方、傾き
Δθを伴つている及びの場合には、集光レン
ズ６の焦点距離をｆとすると、傾きがないΔθ＝
０の場合に比べて、Δa＝2Δθfだけ光検出器１２
上で光強度分布に位置ずれを生じる。そのため第
４図の場合のように、ピツト９の中心に光スポ
ツト１１の中心が一致している状態でも光デイス
ク７がΔθの傾きをもつ場合には、光検出器１２
上ではΔa＝2Δθfだけ対称性がずれる。このずれ
がフアーフイールド法Ａ／Ｔサーボのセンサエラ
ーとなり、追跡動作の信頼性を低下させる原因に
なつている。

それゆえに、この発明の主たる目的は、フアー
フイールド法Ａ／Ｔサーボの問題点を解消し、光
デイスクの傾きに対して信頼度の高い追跡動作を
行わせ得る光学的記録再生装置のトラツク追跡装
置を提供することである。

この発明の上述の目的及びその他の目的と特徴
は図面を参照して行なう以下の詳細な説明から一
層明らかとなろう。

この発明を要約すれば、ピツトの連なりとして
トラツクが形成された光デイスクに光スポツトを
照射する。光スポツトの反射光又は透過光を２分
割又は４分割の光検出器に導いてトラツクずれを
検出する。一方光検出器の出力から、光デイスク
面に隣接するピツト間の無記録部（ミラー面）に
相当する信号レベルを抽出して、各光検出部の無
記録部に相当する信号レベルから光デイスクの傾
き情報を導出する。前記トラツクずれの検出結果
によつてトラツクを追跡すると共にこの傾き情報
に基いて光学系又は光デイスクの傾きを補正する
ものである。

第５図はこの発明の一実施例のブロツク図であ
る。同図において、レーザーダイオード１から放
射された光ビーム２が光デイスク上にスポツト状
に集光され、光デイスク７から反射されたビーム
が偏光ビームスプリツタ４によつて入射光ビーム
２の光路から分離されるまでの光学系及び光デイ
スクの回転系等の構造は、第１図に示した従来装
置と同じ構造によつて構成されている。尚、光デ
イスク７として透過型のものをセツトすれば、前
記反射ビームの代りに透過ビームが利用される。

この実施例においては、光デイスクの傾きによ
るセンサ・エラーを光学系によつて補正する。従
つて、偏光ビームスプリツタ４によつて光路が変
更された反射ビーム光１６を２分割光検出器１２
に導くに際して、後述する傾き量検出信号に基い
て回転量が制御される回転ミラー１７が配置さ
れ、この回転ミラー１７で反射された後に光デイ
スク反射ビーム光１６は光検出器１２に入射され
る。光検出器１２にはトラツク追跡のために前記
従来装置と同様に、２分割光検出器１２Ａ，１２
Ｂの夫々から導出された出力を入力とする差動増
幅器１３が接続され、この差動増幅器１３の出力
は光学ヘツド１５の半径方向送り機構１４に与え
られてトラツクの追跡が実行される。

前記光検出器１２の各出力は、光検出部１２Ａ
及び１２Ｂに対応させて夫々無記録部検出回路１
８及び１９に与えられる。無記録部検出回路１
８，１９は、光デイスク７が回転する過程で、光
スポツト１１がピツト９を読み取つて情報のため
の信号とするのに対して、光スポツト１１が光デ
イスク７上の隣接ピツト間に位置する信号が記録
されていない領域、即ちデイスクのミラー面から
得られる信号レベルを検出して出力する回路であ
る。両無記録部検出回路１８，１９の出力は傾き
量検出のため差動増幅回路２０に与えられ、両回
路１８，１９の出力信号レベルの比較が実行され
て、比較結果は回転ミラー駆動系２１に与えられ
る。この回転ミラー駆動系２１は、偏光ビームス
プリツタ４と光検出器１２との間に挿入された前
記回転ミラー１７を回転させ、反射ビーム１６の
光軸を与えられた信号レベルに対応する角度だけ
回転させる。

上述のような構造からなるサーボ機構を動作と
共に更に詳細に説明する。

光デイスク７が第４図に示したように光軸と
の間でΔθ（≠０）だけ傾斜しているとすると、前
述のように光強度の分布に位置ずれが生じるため
光検出部１２の各光検出部１２Ａ及び１２Ｂから
出力される信号は第６図及びに示すように、
互いにレベルの異なつた波形になる。第６図，
において、a₁及びa₂は夫々光デイスク７の前記
無記録部に相当する信号レベルで、b₁及びb₂はピ
ツト上に光スポツトがある場合の信号レベルに相
当する。

処で、従来のフアーフイールド法Ａ／Ｔセンサ
方式では、２分割光検出器１２の各出力信号の差
としてのみセンサ出力を取り出すため、差動増幅
器１３から導出されるセンサ出力は（a₁＋b₁／２− a₂＋b₂／２）となる。尚、説明を簡単にするため、 各信号レベルにある期間の割合は１：１とする。

光デイスク７が傾いていない場合は、各光検出
部１２Ａ，１２Ｂの光強度は対称の関係を示し、
無記録部からの出力信号レベルは両光検出部で等
しくなつて補正の必要はないための傾き量検出用
差動増幅回路２０からは、回転ミラー駆動のため
の信号は出力されない。

しかし、光デイスク７が傾斜している場合に
は、第４図を用いて説明したように、無記録部
からの光検出器１２に与えられる入射光の強度分
布にずれが生じ、このずれは各光検出部１２Ａ，
１２Ｂにおける無記録部の信号レベルa₁，a₂を検
出回路１８，１９で検出し、これら検出信号を傾
き量検出差動増幅器２０に入力して両信号レベル
の大きさを比較することによつて傾き量を検出す
ることができる。

差動増幅器２１の出力は更に回転ミラー駆動系
２１で増幅され、電磁式回転部を備えた回転ミラ
ー１７に与えられることにより、光デイスク７の
傾きΔθによる光検出器１２Ａ，１２Ｂの分割線
からのずれΔaを補正して、常にΔa＝０とするこ
とができきる。従つて、回転ミラー１７により傾
き補正が施こされた反射ビームが入射される光検
出器１２Ａ，１２Ｂの出力としては、トラツクと
光スポツトのずれによるＡ／Ｔエラーのみが検出
できることになり、光デイスクの傾きによる影響
を除いたフアーフイールド法Ａ／Ｔサーボが得ら
れる。

前記無記録部検出回路１８及び１９としては、
ダイオードと静電容量を用いたピークホールド回
路によつて構成することができる。すなわち、光
検出部１２Ａ，１２Ｂのそれぞれの出力信号を、
ダイオードとコンデンサを直列接続したピークホ
ールド回路に与えて傾き量検出差動増幅器２０の
入力側からコンデンサの出力側を見れば、無記録
部の信号レベルa₁，a₂におけるピーク値が保持さ
れる。そして、光検出部１２Ａ，１２Ｂのそれぞ
れのピーク値を傾き量検出差動増幅器２０に与え
れば、その出力から傾き量に応じたレベルの信号
を出力することができる。なお、光検出部１２
Ａ，１２Ｂの出力信号に同期させて、無記録部に
おける信号レベルa₁，a₂を検出するようにしても
よい。

光デイスク７と光軸との傾きを補正する手段と
して上述の実施例は回転ミラーを用いたが、第４
図からも明らかなようにずれΔaが零になる方
向に電磁式アクチユエータ等によつて光検出器１
２を平行移動させる機構によつても実施でき、更
には光学ヘツド１５の角度を相当量だけ傾斜させ
てもよいことはいうまでもない。

また、上述の実施例の説明ではトラツク追跡動
作時等において光デイスクに傾きが生じる場合を
想定したが、光デイスクに対して光学ヘツドが傾
く場合も同じ理由によつてＡ／Ｔエラーを生じ、
この場合もＡ／Ｔエラー信号を同じ原理に基いて
補正することができる。

第７図はこの発明による他の実施例を示す要部
のブロツク図である。前述の実施例に対してこの
実施例は、回転ミラーを利用することなく、傾き
量検出結果を半径方向送り系へフイードバツクし
てＡ／Ｔ信号に更に傾き量に相当する信号レベル
分の補正を施こし、見かけ上光デイスクの傾きを
補正する。

即ち、第７図において、光検出器１２の出力は
前記実施例と同様に差動増幅回路１３に与えられ
ると共に、無記録部検出回路１８，１９を介して
傾き量検出用差動増幅回路２０に与えられる。両
差動増幅器１３，２０の出力は更に補正用差動増
幅器２２に入力される。補正用差動増幅器２２で
は差動増幅器１３からのトラツクずれ検出出力に
混入した光デイスクの傾きによる光検出器への光
入射強度のずれを、光デイスクの半径方向の移動
によつて補正するため、補正用差動増幅器２２の
出力は半径方向送り系１４にフイードバツクされ
る。

この実施例における補正動作は、第６図，
を用いて説明すると、差動増幅器１３の出力は
（a₁＋b₁／２−a₂＋b₂／２）となり、また傾き量検出用 差動増幅器２０の出力は（a₁−a₂）となる。従つ
て補正用差動増幅器２２の出力は（a₁＋b₁／２− a₂＋b₂／２）−Ｘ（a₁−a₂）＝１／２（b₁−b₂）−（Ｘ
− １／２）（a₁−a₂）となり（ここでＸは増幅率）、ピ ツト部の光ビーム（b₁−b₂）の中に含まれる光デ
イスクの傾きによる誤差分を、無記録部からの信
号による傾き量（a₁−a₂）によつて補正すること
ができ、この補正量に対応させて光学ヘツド１５
を半径方向送り系により移動させることによつて
ピツト部の信号から傾きの影響を除くことができ
る。尚、増幅率Ｘは計算又は実験によつて容易に
求めることができる。

また、ピツトからの信号（b₁−b₂）を補正する
場合に、無記録部とビツト部の期間が１：１から
ずれる場合には、差動増幅器１３の前段に、前記
無記録部検出回路１８，１９と同様の回路からな
るピツト検出回路を付加し、b₁，b₂信号を取り出
して差動増幅器１３に入力し、トラツクずれ検出
信号（b₁−b₂）を形成し、続いて傾き量検出差動
増幅器２０の出力（a₁−a₂）を差し引いて補正す
ることにより、正しいトラツクずれ検出信号を取
り出すことができる。

また、上記の実施例では、トラツクずれを補正
する手段として光学ヘツド全体を駆動する場合に
適用したが、この他に広く知られた方法として、
光スポツトとトラツクがずれた場合、集光レンズ
をトラツク方向に垂直に振らせる方法や、第８図
に示すように光源１と集光レンズ６の間にトラツ
ク追跡用回転ミラー２３をおいて、その回転ミラ
ー２３の角度を制御することにより、トラツクを
追跡する方法がある。いずれの場合もトラツクず
れを補正すべく動くと、その動きにより光検知器
上にずれを生じ、これはフアーフイールド法Ａ／
Ｔの最大の欠点ともなつている。この発明はこれ
らの方式にも有効に適用出来る。即ち、レンズの
移動や回転ミラーの回転による光検知器上の光強
度パターンのずれ量を、無記録部の信号からとり
出すことが出来るため、上述の実施例のように適
正な補正が出来る。このように、光デイスクや光
学系の傾き全てを補正することが可能である。

以上のようにこの発明によれば、光デイスクの
無記録部からの信号レベルによつて光デイスクや
光学系の傾きを検出する手段を設け、トラツク追
跡に補正を加えることにより、トラツキングサー
ボの信頼性を高め、特に最も光学系が簡単である
が光デイスクや光学系の傾きに対して弱いという
欠点があるため価値が認められなかつたミラー回
転型のＡ／Ｔにもフアーフイールド法Ａ／Ｔを適
用することができ、トラツキングサーボの機構を
簡単にし、光学的記録再生装置を設計し易いもの
にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のフアーフイールド法Ａ／Ｔサー
ボを用いた光学的記録再生装置の模型図、第２図
，，は同装置の動作を説明するための光デ
イスクのトラツクと光ビームの関係を示す図、第
３図，，は第２図，，に対応する光
強度分布図、第４図〜は従来装置の欠点を説
明するための光デイスクと光ビームと光強度分布
の関係を示す図、第５図はこの発明の一実施例を
示すブロツク図、第６図，は信号波形図、第
７図はこの発明の他の実施例を示す要部ブロツク
図、第８図はこの発明のその他の実施例を示すブ
ロツク図である。 図において、１は光源、２はレーザビーム、４
は偏光ビームスプリツタ、７は光デイスク、９は
ピツト、１０はトラツク、１２は光検出回路、１
３は差動増幅器、１４は半径方向送り系、１５は
光学ヘツド、１７は回転ミラー、１８，１９は無
記録部検出回路、２０は傾き量検出用差動増幅
器、２１は回転ミラー駆動系である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光デイスクの面上にトラツク状に配列された
   情報を光学系によつて光学的に読み取る装置にお
   いて、 前記光デイスクに投射される光ビームの収束点
   から離れた位置に設置され、且つ光デイスクから
   の反射光又は透過光が入射される光量の分割縁が
   設定された光検出器と、 前記光検出器の出力に基づいてトラツクずれを
   検出するトラツクずれ検出手段と、 前記トラツクずれ検出手段の出力に基づいて光
   ビームのトラツク追跡を制御する手段と、 前記光検出器の出力から、前記光デイスクの情
   報が記録されない無記録部に相当する信号レベル
   に基づいて、前記光デイスクと前記光学系の相対
   的な傾きを検出する傾き量検出手段と、 前記傾き量検出手段の出力に基づいて前記光デ
   イスクと前記光学系の傾きとを補正する手段と、 を備えてなる光学的記録再生装置のトラツク追跡
   装置。 ２ 前記光デイスクと前記光学系との傾きを補正
   する手段は、前記光デイスクと前記光検出器との
   間に配置され、且つ傾き量検出手段の出力に対し
   て可動可能に設けられた回転ミラーを含んでなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光
   学的記録再生装置のトラツク追跡装置。 ３ 前記光デイスクと前記光学系との傾きを補正
   する手段は、前記光検出器を前記傾き量検出手段
   の出力により移動させる機構を含んでなることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学的記
   録再生装置のトラツク追跡装置。 ４ 前記光デイスクと前記光学系との傾きを補正
   する手段は、前記トラツクずれ検出手段の出力及
   び前記傾き量検出手段の出力を入力する差動増幅
   器を含み、前記差動増幅器の出力を前記トラツク
   追跡を制御する手段に与えて、傾き量をトラツク
   ずれと共に補正することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の光学的記録再生装置のトラツク
   追跡装置。