JPS6344325A

JPS6344325A - 光学式情報記録再生装置

Info

Publication number: JPS6344325A
Application number: JP18691486A
Authority: JP
Inventors: Seizo Tsuji; 辻　誠三; Hideaki Inoue; 英明井上; Kazuo Momoo; 和雄百尾; Yukinori Okazaki; 之則岡崎; Takafumi Sugano; 菅野　隆文
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-08-11
Filing date: 1986-08-11
Publication date: 1988-02-25
Anticipated expiration: 2011-09-25
Also published as: JP2538214B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ビデオディスクやＣＤ、光カードのようにレ
ーザ等の光源を用いて、情報を記録再生する光学式情報
記録再生装置に関し、特にその光軸制御装置に関するも
のである。

（従来の技術）レーザを用いて情報を記録再生する装置は、（１）非接
触であり媒体の寿命が長い。

（２）高密度である。

（３）　　高速ランダムアクセスが可能である。

等の特徴を有し、前記ビデオディスクやＣＤ等の民生用
途から、最近では文書ファイルや画像ファイル、データ
ファイル等の記録再生が可能なディスク装置や、カード
形式の装置が数多く提案されている。

このような装置では、記録面に約１．Ｏｐｍ８度のスポ
ットを正確に焦点合わせを行ない、面振れ等の影響を記
録再生のためのスポットが受けないようにするためのフ
ォーカス制御手段、及びピッチ１．５〜数μｍの信号ト
ラックに正確にスポットを追従させるためのトラッキン
グ制御手段が必ず組み込まれている。

さらに近年においては、記録面と入射光束との角度を一
定にし、記録面上に絞られたスポットの収差を少なくす
るための制御装置が、特開昭６１−１７７４３４号公報
、実開昭６０−９０１８号公報等で提案されている。

以下に図面を用いてその動作を簡単に説明する。

第１１［ｇは、従来例のブロック図であり、ｌはディス
ク等の記録媒体、２はヘッドであり、光源や前述のフォ
ーカス制御手段、トラッキング制御手段のための検出素
子や駆動素子等が含まれるがここでは詳述しない。３は
ヘッド支持金具であり、レーザを出射する対物レンズの
中心近傍で、図中。

左右方向（矢印方向）に可回転状態でヘッド２を支えて
いる。４はＬＥＤ等の光源であり、ディスク面に対し、
平行もしくは発散光を出射している。

ディスク面で反射した光は、５ａ、５ｂで示されるディ
テクタに導かれ、その光量の差を差動アンプ６で検出す
ることにより、ディスクとヘッドの垂直度を測定し、モ
ータの駆動回路７を通じて、光軸制御用モータ８．上下
駆動用のネジ９９割りナツト１０等の機構を駆動し、前
記の垂直度がディスクのどの半径位置においても保たれ
るよう動作する。図中、１１はヘッド全体の支持をする
移送台であり、送すモータ１４．送りネジ１３９割りナ
ツト１２等の送り機構によって、ヘッドを半径方向移動
制御している。前記送りモータ１４には、前述のトラッ
キング制御手段内の信号をローパスフィルタを介して入
力し、トラッキング制御用素子が常にダイナミックレン
ジの中心で動作するよう制御している。

このように、ディスクとヘッドとの垂直度を保つことに
より、記録面上スポットの収差による隣接トラックとの
クロストークや、検出信号の周波数特性の劣化を少なく
する工夫をしている。さらに、反射光路がディスク面の
傾きにより変化し、トラッキング検出用ディテクタ上で
移動することによりトラッキングオフセットの発生も少
なくできるよう構成されている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら上記のような構成では、ディスクとヘッド
との角度を保つために、ヘッド上部に設けられたＬＥＤ
４やディテクタ５ａ、５ｂを利用しているため、１）記録再生を記録材料の相変化や穴あけ等反射率を変
化させて行なう装置では、記録部と未記録部の境界近傍
で反射光量が変化するため誤動差を起しやすい、２）　　ＬＥＤやディテクタ等が外気にさらされるため
、埃や温度変化に弱い、３）　キズ等のディスク表面の状態に影響を受けやすい
、４）　　ＬＥＤやディテクタを設けるため、部品点数の
増加やコストアップになる、等の問題点を有していた。

（問題点を解決するための手段）」二記問題点を解決するために本発明の光学式情報記録
再生装置は、トラッキング信号を検出するディテクタを
同一方向に少なくとも４分割し、外側の２つのディテク
タの出力によりトラッキング制御手段を動作させ、中側
の２つのディテクタにより反射Ｏ次回析光の分布強度差
を検出することにより、光軸制御手段を動作させる構成
を備えたものである。

（作　用）本発明は前述の構成により、ディスク記録面から反射さ
れる光の強度分布を直接測定し、その０次回折光の分布
がディテクタの分割線を境として均一になるよう制御す
ることにより光軸の傾きを補正するため、制御対象がデ
ィスクの表面でなく各記録トラック１本ずつの微妙な傾
きを検出することができ、記録済み、未記録にかがわら
ず非常に正確な光軸制御が可能となる。さらに、検出用
のディテクタはヘッド内に組み込まれており、埃等の影
響も受けにくく、保護膜によってディスク表面の傷や埃
の影響も受けにくい構成となっている。また、検出器の
構成も従来のトラッキングディテクタの分割を変更する
だけのため、余分な部品やスペースも不要となるもので
ある。

（実施例）以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明する
。

第１図は、第１実施例のブロック図であり、従来例で説
明したものと同一構成要素については同一番号で図示し
、ここでは詳述しない。

２１はトラッキング素子であり、対物レンズ２２から出
射される光束を所望のトラックに追従させるためのもの
であり、トラッキングサーボの駆動素子である。２３は
トラッキングサーボ用の４分割ディテクタであり、ディ
スクからの反射光がビームスプリッタやレンズ等の光学
部品を介してディテクタ上に導かれるが、ここでは詳述
しない。２４は差動アンプであり、ディテクタ２３上の
主として反射光の１次回折光が多く入射する外側の２つ
の素子の出力の差をとるものである。ファーフィールド
法により光束対信号トラックの位置関係を検出し、位相
補償回路２５．ループスイッチ２６．駆動回路２７を介
して、前述のトラッキング素子２１の位置制御を行ない
、これらでトラッキングサーボループを形成している。

前述の信号検出の原理については、後で説明するためこ
こでは触れない。

ディテクタ２３の中央の２つのディテクタには、主に反
射０次回折光が入射され分割強度がディスクの傾きを示
しているため、光軸用差動アンプ６゜トラッキング信号
の影響を減少させるローパスフィルタや、安定性を確保
する進み補償等の位相補償回路３０．ループスイッチ３
１．駆動回路７を通して、前述の光軸制御用モータ８に
より、ヘッドとディスクの相対角度を一定に保つように
制御される。第１図中（ａ）、（ｂ）は各ループの制御
０Ｎ１０ＦＦ指令であり、（ａ）はここで図示されない
が、フォーカスサーボ系が引き込んだことを確認して、
トラッキングループを閉じる指令信号が、また（ｂ）に
は前述のフォーカス及びトラッキングループが安定した
ことを確認した後、光軸制御系を閉じるための信号がマ
イコン等の指令装置より入力されている。

次に１本発明の光軸制御のための信号検出方法について
、図を用いて説明する。

第２図は、前記ヘッド内の反射光学系の概略図であり、
実線で示される光束は光束と反射面が垂直な場合、破線
で示される光束は前記関係がわずかにθ°傾いた場合を
示している。また、右側にはディテクタ上の分布強度の
変化を示している。

第２図中Ａ：光の経路で示される図において、３４はλ
／４板であり、光束は往復でλ／４板を２回通過するこ
とにより偏波面が変化し、反射光は偏光ビームスプリッ
タ（ＰＢＳ）３５によりディテクタ２３′側に光路を変
え、集光レンズ３６を通してディテクタ２３′上に投影
される。第２図における反射面は平坦な面を仮定して示
したものであり、反射面がθだけ傾くことにより、ディ
テクタ上の光強度分布中心は図Ｂに示すようにΔＸだけ
ずれ、本例における２分割ディテクタ２３′の中心線と
一致しなくなる。これは、反射面３３の傾きθにより、
検出信号にオフセットが発生することを示している。

次に、第３図を用いて本発明の装置におけるトラッキン
グ信号の検出原理を説明する。本方式は、ファーフィー
ルド又はプッシュプル法と呼ばれ、光ヘッドにおける光
利用効率が高く構成も簡単なため、録再型の光デイスク
装置では広く利用されているが、反射光の遠視野（ファ
ーフィールド）の分布強度の差によりトラッキング信号
を検出するため、前述の傾斜等に弱いという欠点を持っ
ている。第３図中、■゛２で示す中央の図が信号トラッ
クと光スボッ１−が最適の場合であり、反射光のディテ
クタ上の分布強度は、Ｆに示すようにｄ　１ｔｄ２で対
称となり、差を取った場合の信号は０となる。これに対
して、Ｔ１．Ｔ、に示す如く、光スポットの中心が信号
トラックの中心に対して左右にずれた場合、ディテクタ
ｄ□ｌ　ｃｔ、の分布強度に差が生じ、トラックずれに
対するトラッキング信号を検出することができる。前述
のトラッキング信号は、反射光の１次回折光によるもの
であり、ディテクタの中心かられずかにずれた点で現わ
れる。その距離は。

光源の波長／トラックピッチに比例する。さらに振幅や分布形状は５反射面の反射率
、トラック形状等により影響を受けるが、いずれの場合
もＴ□に示す位置関係の場合は、ｄ　ｔ＋ｄ２で対称と
なるため、安定なトラッキング信号を検出することがで
きる。

第４図は、第３図のＴ２に示す位置関係において、反射
面Ｃ′がθだけ傾いた場合の分布強度を示す模式図であ
る。実線の入射光に対し、破線で示す反射光路がずれる
ため、第２図と同様に分布強度の中心がディテクタの中
心からΔＸだけずれ、実際のトラッキング信号は、トラ
ックの中心にスポットがあるにもかかわらずオフセット
を持ち、制御ループ動作により結果としてスポットがト
ラックの中心かられずかにずれた点を追従することにな
り、情報信号振幅の低下や隣接トラックの信号によるタ
ロストークの悪化を招くことになる。

このように反射面が傾いた時のディテクタ中心近傍の分
布強度に着口し、４分割をしたディテクタ上で考えた図
を第４図に示すにこで、ｄ、、ｄ４の中心近傍のバラン
スが斜線で示すようにくずれるため、ｄ工＋ｄｚで示さ
れるトラッキング信号にあまり影響されることなく、反
射面の傾斜０に関係する信号が中央の２つのディテクタ
によって得られることがわかる。

第４図の工で示すディテクタ上のファーフィールドパタ
ーンを模式的に示したものが第５図である。ここでは反
射面と光束の垂直度が保たれている状態を説明する。Ｇ
がディテクタ表面のパターンを示しており、Ｃ１はＯ次
回折光、ｃ２は左右の１次回折光であり、対物レンズに
より制限された略半円状となってディテクタ上に投影さ
れている。

第５図に示すように、ディテクタを１次回折光ｃ２に影
響されないように分割することにより、第４図に示した
ように反射光のθに比例した信号をｄ３．　ｄ４の差動
をとることにより良好に検出できるものである。

前述のディテクタの分割例を第６図に示す。

Ｊ、〜：Ｉ４に示すように、分割数は必ずしも４分割で
ある必要はなく、また直線で分割する必要もない。第５
図で示したように、できる限りトラッキング信号となる
１次回折光ｃ２の影響が少なくなるよう注意すればよい
。

次に、第７図を用いて第２の実施例について説明する。

これは、第１図がヘッドの傾斜をコントロールするのに
対し、ディスクモータ３７をシャーシ３８に固定された
光軸用モータ８′、ネジ９′２割りナツト１０′でコン
トロールするようにしたものであり、支持金具３′及び
光軸用モータ８′がシャーシ３８に固定されるため、ヘ
ッド、移送台といった可動部分の構成が非常に簡単なも
のにできる。

第２の実施例における検出方式は、第１図のものと全く
同様のためここでは詳述しない。

また必要に応じて、光軸用モータ８′の動き量を制限す
るリミットスイッチや、初期の概略位置を検出するため
のイニシャルスイッチ等を付加し、装置起動時の安定性
を確保することも可能である。

さらに、光軸制御動作は機構構成によっては常時動作さ
せる必要がなく、内周、外周間の平均値で固定する方法
もある。さらにこの平均値法の場合には、最外周等のト
ラックが存在しない鏡面や、ディスクの必要な場所でト
ラックを欠落させ、一部鏡面を設けたトラック位置など
でより１次回折光の影響を少なくして、精度を上げるこ
とも可能である。

次に、第８図を用いて第３の実施例について説明する。

３９．４０はディテクタ２３の外側２つ、中央２つのデ
ィテクタの出力を加算する加算回路である。４１は前記
加算回路３９．４０の出力を比較する比較器であり、４
２は比較器の極性を判別する極性判定回路、４３は比較
器の出力レベルを判定するレベル判定回路である。４４
は極性切替回路であり、前記極性判定回路の出力により
１反転、非反転アンプを選択的に使用する。４５はゲイ
ン切替回路であり、ＶＣＡ（電圧制御増幅器）やアナロ
グ８ｗ等によるアッテネータ回路で実現されるものであ
る。

第９図以下を用いてゲイン切替の必要性について簡単に
説明する。

第９図は、トラック形状に対するディテクタ上のファー
フィールド分布を示すものである。トラック形状は、ｗ
１ニドラック幅約０．７μｆｆ１．Ｗ、ニドラック幅約
１．０μｍであり、ピッチは１．６μｍ、スポット径は
１．１μｍ、トラック深さλ／８として概算したもので
ある。ここで分るように、トラック幅が変わると、ファ
ーフィールドパターンの分布が変わるため、ディテクタ
ｄ、、ｄ４から検出される信号レベルに差が生じる。実
際にディスクが０だけ傾いた時のファーフィールドパタ
ーンとディテクタの関係を第１０図に模式的に示す、傾
き量を検出するｄ、とｄ４の差動出力に注目すると、Ｗ
よトラックよりもｗｚｈラックの方が大きな信号が得ら
れることがわかる。このことは、傾きを検出する感度が
トラック幅によって変化していることを示している。し
かし、前述した比較器４０の出力により、０次回折光と
１次回折光の強度を比較することにより、ファーフィー
ルドパターンの変化を検出し、この比較器４０の出力を
もってゲイン切替回路４５を制御することにより、トラ
ック幅の変化による感度の変化に対応して、光軸制御の
ゲインを常に最適値に自動設定することが可能となる。

また、第９図、第１０図はトラック深さがλ／８の場合
について説明したが、深さはλ／８に限定されるもので
はない。深さがλ／４に近いディスクの場合には、ファ
ーフィールドパターンの０次回折光が１次回折光より小
さくなり、第１０図の傾きに対応するｄ３とｄ４の差動
出力の極性がλ／８の場合と反転することもあるが、極
性判定回路４３によって極性の切替を行なうことが可能
となる。このように本方式では、ディスクのトラック幅
や深さにかかわらず、常に最適な光軸制御を可能とする
ものである。また、第８図においては、比較器４１．極
性判定回路４２、レベル判定回路４３等を用いて説明し
たが、加算回路３９．４０の出力をＡ／Ｄ変換してマイ
コン等を用いて演算することにより、さらに安定で高精
度な判定及び光軸制御特性を実現することも可能である
。

（発明の効果）以上のように本発明には、トラッキング信号を検出する
ディテクタを少なくとも４分割し、外側の２つのディテ
クタによりトラッキング信号を得ると同時に、内側の２
つのディテクタにより記録面とヘッドの傾斜に関する制
御信号を得、光軸制御を行なうという極めて簡単な方法
により、記録。

未記録によって反射率が変化する材料を用いた録再装置
の光軸を、非常に正確に制御することができるものであ
る。

さらに、従来のように余分な検出素子が不要となり、埃
や記録媒体表面のキズにも強く、構成も簡単にでき、ロ
ス１−的にも大きな効果を発揮するものである。

また、外側、中央それぞれ２つのディテクタの出力の和
を比較することにより、トラック形状が変化しても最適
な光軸制御を実現することができ、今後ディスク等媒体
の進歩に伴うトラック仕様変更に対しても、互換性のあ
る柔軟な記録再生装置を提供することができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す図、第２図は光学
系概略図、第３図はトラッキング検出原理図、第４図は
傾斜による影響の模式図、第５図は４分割ディテクタ上
のパターン模式図、第６図はディテクタ形状例、第７図
は本発明の第２の実施例を示す図、第８図は本発明の実
施例（３）を示す図、第９回はトラック形状とディテク
タの強度分布を示す模式図、第１０図はトラック形状と
光軸検出極性の関係図、第１１図は従来例の記録再生装
置を示す図である。１・・・ディスク、　２・・・ヘッド、　３・・・支持
金具、　４・・・ＬＥＤ、　５ａ、　５ｂ・・・ディテ
クタ、　６・・・差動アンプ、　７・・・駆動回路、８
・・・光軸制御用モータ、　　９・・・ネジ、　１０・
・・割りナツト、２１・・・トラッキング素子、２２・
・・対物レンズ、　２３・・・ディテクタ、　２４・・
・差動アンプ、　２５・・・位相補償回路、　２６・・
・ループスイッチ、　２７・・・駆動回路、　３０・・
・位相補償回路、　３１・・・ループスイッチ、３７・
・・ディスクモータ、　３８・・・シャーシ、３９、４
０・・・加算回路、４１・・・比較器、　４２・・−極
性判定回路、　４３・・・レベル判定回路。４４・・・極性切替回路、　４５・・・ゲイン切替回路
。特許出願人　松下電器産業株式会社 ′Ｌ　ε　　　砥第２図を学系ＭＬ略図Ａ：先Ｗ経路又−０）Ｖ４Ｍ３５−、ｐ　Ｂ　５３６−、、Ｉｌｌ　ンス“ 索璽心　　　　　　　　　　　　　枳ン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｃ０１ｒ＋
１．＼　　　　　　　　さ δ　　８゛−・。第５図尖犯？１テ°イテクタ上のパターンｄ１〜ｄ４　　テ°イテクタ第６図テ゛イテクク形援引第１０図トラ２．り斤多４先と蹟５士、Ｊ巾性ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光束を信号記録面に絞り込むフォーカス制御手段
と、絞られた光スポットを所望の信号トラックに追従さ
せるトラッキング制御手段と、信号記録面よりの反射光
又は透過光を、前記フォーカス制御手段、トラッキング
制御手段の制御信号を検出するためのフォーカスディテ
クタ、およびトラッキングディテクタに導く光学系を備
えるヘッド手段と、前記ヘッド手段と信号記録面の相対
角度を制御する光軸制御手段を備え、前記トラッキング
ディテクタを略同一方向の分割線で少なくとも４分割し
、外側の２つのディテクタにより、前記トラッキング制
御手段を動作させるためのトラッキング信号を得ると同
時に、内側の２つのディテクタにより、前記光軸制御手
段を動作させるための信号を得ることを特徴とする光学
式情報記録再生装置。
（２）前記フォーカス制御手段が正常に動作しているこ
とを確認するフォーカス引き込み検出手段を備え、前記
フォーカス引き込み検出手段の出力により、前記光軸制
御手段の動作を開始させることを特徴とする特許請求の
範囲第（１）項記載の光学式情報記録再生装置。
（３）前記トラッキング制御手段が正常に動作している
ことを確認するトラッキング引き込み検出手段を備え、
前記トラッキング引き込み検出手段の出力により、前記
光軸制御手段の動作を開始させることを特徴とする特許
請求の範囲第（１）項または第（２）項記載の光学式情
報記録再生装置。
（４）前記記録面の中で、トラックが存在しないかまた
は途切れている特定の領域において、前記光軸制御手段
を動作させることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
項または第（２）項記載の光学式情報記録再生装置。
（５）前記フォーカス引き込み検出手段が引き込みを確
認した後に、前記記録面の始終端間における特定位置で
前記光軸制御手段を動作させ、その後特定位置における
動作点に、前記光軸制御手段を固定させることを特徴と
する特許請求の範囲第（１）、（２）、（３）、（４）
項のいずれか１項に記載の光学式情報記録再生装置。
（６）前記トラッキングディテクタの中央２つのディテ
クタ出力の和と、外側２つのディテクタ出力の和をとる
第１、第２の加算手段と、前記第１、第２の加算手段の
出力を比較する比較手段を備え、前記比較手段の出力に
より、必要に応じて前記光軸制御手段を動作させる信号
の極性、および利得の少なくとも一方を切り替えること
を特徴とする特許請求の範囲第（１）、（２）、（３）
、（４）、（５）項のいずれか１項に記載の光学式情報
記録再生装置。