JP2001243642A - 光ディスクのスポット位相差測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】測定誤差をなくして高精度の測定が行なえると
ともに、測定作業に手間のかからない光ディスクのスポ
ット位相差測定装置を提供する。 【解決手段】光ピックアップ２からの受光出力に基づい
て、メインスポットとサブスポットの信号の位相差を電
圧値で検出する位相差検出部１８と、各電圧値に対応す
る位相差をあらかじめ記憶したメモリ１４とを設け、位
相差検出部１８で検出された電圧値に対応する位相差の
値をメモリ１４から読み出して、これを表示器１６に表
示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＭＤ（ミニディス
ク）やＣＤ（コンパクトディスク）などの光ディスク上
に形成されるスポットの位相差を自動的に測定する装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクは、トラック上に形成された
ピットにレーザ光を照射して、その反射光から情報を読
み取る記録媒体であり、ピット情報を読み取るためのメ
インビームのほかに、トラッキングエラーを検出するた
めの一対のサブビームが照射される。その結果、ディス
ク上にはメインビームによるメインスポットと、このメ
インスポットを挟んで両側に位置するサブビームによる
サブスポットとが形成される。このようにメインビーム
と一対のサブビームとを用いた方式は、３ビーム方式と
して今日ＭＤプレーヤやＣＤプレーヤにおいて広く用い
られている。特開平１０−４９８８７号公報、特開平６
−３２５３９５号公報等には、３ビーム方式による光デ
ィスク装置が開示されている。

【０００３】図４は３ビーム方式における光ピックアッ
プの構成例を示しており、（ａ）は全体の概略構成図、
（ｂ）は受光素子の平面図をそれぞれ表している。図４
（ａ）において、１はＭＤやＣＤなどの光ディスク、２
は光ディスク１に記録されている情報を読み取るための
光ピックアップである。光ピックアップ２は、投光部２
１、回折格子２２、ビームスプリッタ２３、コリメート
レンズ２４、全反射プリズム２５、対物レンズ２６およ
び受光部２７を備えている。

【０００４】投光部２１はレーザダイオード等からな
り、ここから投光されたレーザ光は回折格子２２によっ
て回折され、ビームスプリッタ２３、コリメートレンズ
２４、全反射プリズム２５を介して対物レンズ２６によ
り光ディスク１上に集光され、前述した３つの光スポッ
トを形成する。また、光ディスク１上で反射された光
は、対物レンズ２６、全反射プリズム２５、コリメート
レンズ２４を介してビームスプリッタ２３で直角方向へ
振り分けられ、フォトダイオード等からなる受光部２７
で受光される。

【０００５】受光部２７は、図４（ｂ）に示したよう
に、メインビームの反射光を受光する受光面２８と、２
つのサブビームの反射光をそれぞれ受光する受光面２
９，３０とを有しており、メインビームの受光面２８は
４つの受光面Ａ〜Ｄからなり、サブビームの受光面２
９，３０は１つの受光面Ｅ，Ｆからなる。

【０００６】図５は、光ディスク１上に集光されたビー
ムスポットを示しており、３１はメインビームによって
形成されるメインスポット、３２は一方のサブビームに
よって形成されるサブスポット、３３は他方のサブビー
ムによって形成されるサブスポットである。また、３４
は光ディスク１のトラックに形成されたピットである。
メインスポット３１の反射光は図４（ｂ）の受光面２８
で受光され、サブスポット３２の反射光は受光面２９で
受光され、サブスポット３３の反射光は受光面３０で受
光される。

【０００７】図５では、メインスポット３１はピット３
４の形成されているトラック上にあり、サブスポット３
２とサブスポット３３とはピット３４に同じ量だけ掛か
っているため、受光面２９の受光光量と受光面３０の受
光光量とは等しくなる。この状態がトラッキングが正常
に行なわれている状態である。一方、メインスポット３
１がピット３４の形成されているトラックからずれる
と、サブスポット３２とサブスポット３３のピット３４
に掛かる量が異なってくるため、受光面２９の受光光量
と受光面３０の受光光量も異なり、これに基づいてトラ
ッキングエラーが検出される。トラッキングエラーが検
出されると、両サブスポット３２，３３の反射光量が等
しくなるようにトラッキングサーボ機構が制御され、光
ピックアップ２の位置が適正な位置に補正される。

【０００８】ところで、図５のようにサブスポット３２
とサブスポット３３とを結ぶ線は、トラック方向に対し
て一定の角度を有しているため、受光面２９，３０で受
光されるサブスポット３２，３３の信号と、受光面２８
で受光されるメインスポット３１の信号との間には位相
差が生じる。そして、この位相差は９０°となるように
設定されている。

【０００９】図６は、トラッキングサーボをかけない状
態でトラックを横切る方向にビームを走らせた場合の受
光部の信号（トラバース信号）を示す波形図であって、
縦軸は信号レベル、横軸はラジアル方向を表している。
受光面２９で受光されるサブスポット３２の信号（ａ）
は、受光面２８で受光されるメインスポット３１の信号
（ｂ）と比べて位相が９０°進み、受光面３０で受光さ
れるサブスポット３３の信号（ｃ）は、メインスポット
３１の信号（ｂ）と比べて位相が９０°遅れている。し
たがって、サブスポット３２の信号（ａ）とサブスポッ
ト３３の信号（ｃ）との位相差（いわゆるＥ−Ｆ位相
差）は１８０°となり、両信号の差を求めると直流分は
ゼロとなって、（ｄ）のような信号が得られる。この
（ｄ）の信号がトラッキングエラー（ＴＥ）検出用の信
号となる。

【００１０】正常状態においては、信号（ａ）と信号
（ｃ）の振幅は等しいので、それらの差をとるとＴＥ検
出信号（ｄ）のレベルはゼロとなる。図のＴＥ＝０がこ
の状態を示している。しかし、メインスポット３１がず
れてくると、信号（ａ）と信号（ｃ）の振幅が同じでは
なくなるので、それらの差に応じたレベルのＴＥ検出信
号が生じ、ｅの範囲でトラッキングエラーが検出され
る。

【００１１】このように、サブスポットの受光信号がメ
インスポットの受光信号に対して９０°ずれており、サ
ブスポットの信号間で１８０°の位相差が生じるように
することが、ＴＥ検出信号の振幅を最大にして検出を容
易にする上で理想的である。しかしながら、実際には図
７に示すように、ディスク上に形成されるサブスポット
３２，３３が正規の位置（図５）からずれて、両者間の
位相差が１８０°とならないことが起こり得る。

【００１２】この要因としては２つが考えられる。１つ
は、光ピックアップ自身の調整精度に基因する位相ずれ
である。光ピックアップ２においては、回折格子２２に
よりサブビームを生成するが、回折格子２２は、（ｉ）
３ビームが同一トラック上にあること、（ｉｉ）ＴＥ検
出信号が最大になること、を条件に取付位置や角度など
が調整される。しかるに、この調整を完璧に行なうのは
困難であり、調整のばらつきによって、サブスポットの
位置のずれが生じる。

【００１３】もう１つは、光ピックアップとディスクが
載置されるターンテーブルの相対的な位置関係に基因す
る位相ずれである。これを図８に基づいて説明すると、
スポットがＸの位置にあって、ターンテーブル１０１の
中心Ｏとメインスポット３１とを結ぶ直線１０２上を光
ピックアップが移動するのが理想的な状態である。この
状態においては、直線１０２がメインスポット３１の位
置におけるトラックＴの接線１０４に対して直角に交わ
っており、この直線１０２上をメインスポット３１が矢
印方向に移動する。

【００１４】これに対して、光ピックアップとターンテ
ーブルとの相対的位置がずれることによって、光ピック
アップの移動軸が直線１０３までずれると、スポットは
Ｙの位置となる。この状態においては、直線１０３に対
してトラックＴの接線１０４が傾くので、接線１０４の
両側にあるサブスポット３２，３３も追随して変位す
る。その結果、直線１０３の方向に見た場合のメインス
ポット３１とサブスポット３２，３３との位置関係が、
Ｘ位置におけるそれらの位置関係から変化するので、こ
れに基因して位相差が１８０°からずれることになる。
これは一般にＲ−dependenceによる位相ずれと呼ばれて
いるものである。

【００１５】このように、光ピックアップ２の調整のば
らつきや、光ピックアップ２とターンテーブル１０１の
相対的な位置関係のずれが原因となって、サブスポット
間の位相差が１８０°からずれると、ＴＥ検出信号（図
６（ｄ））の振幅が小さくなり、極端な場合にはトラッ
キングエラーの検出が不能となる。

【００１６】特に、ディスクの内周においては、図９
（ａ）に示したようにトラックの曲率が大きくなるため
に、サブスポット３２，３３の位相のずれが大きくな
り、図９（ｂ）のようにＴＥ検出信号の振幅が小さくな
る。また、図９（ａ）では、サブスポット３２はメイン
スポット３１のトラックから逸脱してミラー面にあり、
サブスポット３３は隣のトラック上にあるため、サブス
ポット３２からの受光量はきわめて多いが、サブスポッ
ト３３からの受光量はきわめて少なくなる。したがっ
て、図９（ｂ）のように両スポットのＤＣレベルの差が
オフセットとして現われる。

【００１７】一方、ディスクの外周においては、図１０
（ａ）に示したようにトラックの曲率が内周に比べて小
さいために、サブスポット３２，３３の位相のずれは比
較的小さく、図１０（ｂ）のようにＴＥ検出信号の振幅
も図９（ｂ）に比べて大きく取れるが、位相差が１８０
°の場合に比べると依然として振幅は小さくなる。な
お、図１０（ａ）では、サブスポット３２，３３はとも
にトラック上にあり、サブスポット３２からの受光量と
サブスポット３３からの受光量との差は小さいのでオフ
セットも小さくなる。

【００１８】以上のように、サブスポット３２，３３の
位置がずれてそれらの位相差が１８０°からずれると、
ＴＥ検出信号の振幅が小さくなってトラッキングを正常
に行えなくなるおそれがあるため、ＭＤプレーヤ等を製
品として出荷する前に、サブスポットの位相差が１８０
°からずれていないかどうかを検査する工程が必要とな
る。このため、従来は、光ピックアップ２の受光部２７
からの出力のうち、受光面２９，３０で受光されたサブ
スポットの受光出力を取り出してオシロスコープに入力
し、リサージュ波形を観測することによってサブスポッ
トの位相差（Ｅ―Ｆ位相差）を測定していた。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなリサージュ波形の観測による方法では、円の傾きや
形状をみて位相差を求めるため、観測者によって測定値
にばらつきが生じ、正確な位相差の測定は困難である。
また、受光出力を取り出すための冶具やオシロスコープ
などの測定器が必要となり、作業にも手間がかかるとい
う問題がある。

【００２０】そこで本発明の課題は、測定誤差をなくし
て高精度の測定が行なえるとともに、測定作業に手間の
かからない光ディスクのスポット位相差測定装置を提供
することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、光ピックアップからの受光出力に基づい
て、サブスポットの信号の位相差を電圧値で検出する位
相差検出部と、各電圧値に対応する位相差の値をあらか
じめ記憶した記憶部とを設け、位相差検出部で検出され
た電圧値に対応する位相差の値を記憶部から読み出し
て、これを表示器に表示するようにしたものである。

【００２２】このようにすることで、表示器には記憶部
からロードされた位相差の値が表示されるので、これを
読み取るだけで位相差が測定でき、観測者の主観を排し
て誤差のない正確な測定ができる。また、位相差の算出
から表示までが自動的に行われるため、冶具や測定器が
不要となり、測定作業の工数も省くことができる。

【００２３】本発明においては、位相差検出部をＤＳＰ
（Digital Signal Processor）により構成するのが好ま
しい。ＭＤプレーヤ等には専用のＤＳＰが内蔵されてお
り、通常このＤＳＰはテストモードを備えていて、サー
ボにおける自動調整値をディスプレイに表示できるよう
になっているので、本発明の機能をこのＤＳＰに付加す
ることに困難性はない。このようにすることで、回路構
成をコンパクトにすることができる。

【００２４】また、本発明では、位相差検出部によって
メインスポットと２つのサブスポットとのそれぞれの位
相差を検出するのが好ましい。このようにすることで、
メインスポットを基準として位相差が算出されるため、
サブスポット同士の位相差あるいはメインスポットとサ
ブスポットの一方との位相差を検出する場合に比べて、
検出精度が向上する。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき、
図を参照しながら説明する。図１は本発明に係る光ディ
スクのスポット位相差測定装置の一例を示すブロック図
である。図において、１は光ディスク、２は光ピックア
ップで、光ピックアップ２は図４で示したものと同様の
構成を有している。３Ａ〜３Ｆは、受光部２７の各受光
面Ａ〜Ｆからそれぞれ取り出された電流を電圧に変換す
るＩ／Ｖアンプ、４はＩ／Ｖアンプ３Ａ〜３Ｄの出力を
加算する加算器、５はＩ／Ｖアンプ３Ｅの出力を増幅す
るアンプ、６はＩ／Ｖアンプ３Ｆの出力を増幅するアン
プである。以上のＩ／Ｖアンプ３Ａ〜３Ｆ、加算器４お
よびアンプ５，６によって、ＲＦアンプ１７が構成され
ている。

【００２６】７は位相比較回路であって、加算器４およ
びアンプ５の出力がそれぞれ入力され、メインスポット
３１の受光信号と一方のサブスポット３２の受光信号と
の位相を比較して、その位相差を電圧値として出力する
ものである。１０も位相比較回路であって、加算器４お
よびアンプ６の出力がそれぞれ入力され、メインスポッ
ト３１の受光信号と他方のサブスポット３３の受光信号
との位相を比較して、その位相差を電圧値として出力す
るものである。

【００２７】８および１１はローパスフィルタであっ
て、位相比較回路７，１０から出力される矩形波の電圧
波形を積分して平均化するものである。９，１２はＡ／
Ｄ変換器であって、ローパスフィルタ８，１１で平均化
された直流電圧をデジタル化してコードに変換するもの
である。１３は位相差算出部であって、Ａ／Ｄ変換器
９，１２からのコードに基づいてメモリ１４を参照して
位相差を算出するものである。１５はメモリ１４や位相
差算出部１３を制御するＣＰＵ、１６は位相差算出部１
３で算出された位相差の値をデジタル表示する表示器で
ある。

【００２８】位相比較回路７，１０、ローパスフィルタ
８，１１、Ａ／Ｄ変換器９，１２および位相差算出部１
３は位相差検出部１８を構成し、この位相差検出部１８
はＤＳＰ（Digital Signal Processor）により構成され
ている。このＤＳＰには、この他にも自動調整機能を備
えた各種回路が内蔵されているが、図１では図示を省略
してある。また、表示器１６としては、ＭＤプレーヤ等
の本体に備わっている表示管が用いられる。

【００２９】図２は、記憶部を構成するメモリ１４の内
容を示すテーブルである。メモリ１４には、あらかじめ
各電圧値のコードＶ１，Ｖ２，…Ｖｎに対応する位相差
の値θ１，θ２，…θｎがコードで記憶されている。こ
の位相差は、メインスポット３１の信号と、サブスポッ
ト３２，３３の信号との位相差である。

【００３０】図３は、図１の構成を用いて位相差の自動
測定を行なう場合のフローチャートである。以下、図３
を参照して位相差を測定する手順につき説明する。まず
最初に、図示しないプレーヤのディスク挿入部に光ディ
スク１を挿入し（ステップＳ１）、続いてトラッキング
ＡＧＣ（Automatic Gain Control）やフォーカスＡＧＣ
などの各種自動調整を行なう（ステップＳ２）。

【００３１】次に、光ディスク１の最内周エリアである
ＴＯＣエリアにおいて、トラッキングサーボをオフにし
てトラッキングを停止する（ステップＳ３）。このと
き、図５におけるスポット３１，３２，３３は位置が固
定され、動かない状態を維持する。しかし、光ディスク
１は回転を続けているので、ピット３４をスポット３
１，３２，３３が横切ることになり、光ピックアップ２
の受光部２７からは図６のような信号が出力される。

【００３２】すなわち、受光部２７からの出力はＲＦア
ンプ１７に入力され、受光面２８のＡ〜Ｄの各面で受光
されたメインスポット３１の信号（以下、メイン信号と
いう）は、それぞれＩ／Ｖアンプ３Ａ〜３Ｄで電圧に変
換されて加算器４で加算される。また、受光面２９，３
０で受光されたサブスポット３２，３３の信号（以下、
それぞれＥ信号、Ｆ信号という）は、それぞれアンプ
５，６で増幅される。そして、これらの加算器４および
アンプ５，６の出力信号はＤＳＰで構成された位相差検
出部１８に読み込まれる（ステップＳ４）。

【００３３】位相差検出部１８の位相比較回路７では、
加算器４からのメイン信号と、アンプ５からのＥ信号と
の位相を比較し、それらの位相差に相当するレベルの電
圧として出力する。また、位相比較回路１０では、加算
器４からのメイン信号と、アンプ６からのＦ信号との位
相を比較し、それらの位相差に相当するレベルの電圧と
して出力する（ステップＳ５）。ローパスフィルタ８，
１１は、位相比較回路７，１０からの電圧出力を積分し
て平均値を算出し（ステップＳ６）、これをＡ／Ｄ変換
器９，１２へ与える。Ａ／Ｄ変換器９，１２では、それ
ぞれの電圧平均値をデジタル値に変換してコード化し
（ステップＳ７）、これを位相差算出部１３へ出力す
る。

【００３４】位相差算出部１３がそれぞれの電圧値に対
応したコードを受取ると、ＣＰＵ１５はメモリ１４を参
照して、受取った各コードに対応する位相差の値を図２
のテーブルから読み出し、これを位相差算出部１３内の
バッファにロードする（ステップＳ８）。そして、この
ロードされた位相差値を表示器１６に表示する（ステッ
プＳ９）。その結果、表示器１６には、メイン信号に対
するＥ信号の位相差と、メイン信号に対するＦ信号の位
相差とが個別に表示される。このとき、ステップＳ２に
おいて行なった各種の自動調整の結果を同時に表示する
こともできる。なお、表示器１６には位相差の値がヘキ
サ形式で表示されるが、１０進形式で表示してもよい。

【００３５】以上のようにして、本実施形態によれば、
メイン信号に対するＥ信号およびＦ信号の位相差がメモ
リ１４を参照することによって自動的に算出され、それ
らがデジタル値で表示されるため、位相差値を正確に把
握することができ測定精度が向上する。また、専用の冶
具や測定器も不要となり、それらを操作する手間も省け
て工数を低減することができる。なお、ディスクのＴＯ
Ｃエリアを用いて測定を行なうのは、図９で述べたよう
に、ディスクの内周ほどサブスポットの位相差のずれが
大きくなるからである。

【００３６】上記ではメイン信号に対するＥ信号の位相
差と、メイン信号に対するＦ信号の位相差とを位相差検
出部１８において別々に算出し、表示器１６にそれらを
個別に表示するようにしたが、位相差算出部１３におい
て上記両位相差からＥ信号とＦ信号間の位相差を求め、
これもあわせて表示するようにしてもよい。

【００３７】ところで、図５に示したように、サブスポ
ット３２，３３はメインスポット３１を挟んで対称に形
成されるため、原理的にはメインスポット３１と一方の
サブスポットとの位相差を算出すれば、他方のサブスポ
ットの位相差も求められることになる。特開平２−２６
０１３５号公報には、一対のサブスポットのいずれか一
方とメインスポットとの信号位相差を検出する位相差測
定方法が開示されている。したがって、この方法を用い
て図１の位相差比較回路７，１０を１つだけにすること
も可能である。また、サブスポット３２，３３同士の位
相差を比較することでも、位相差比較回路を１つだけに
することができる。

【００３８】ただ、回折格子２２の精度や特性のばらつ
き等によって、サブスポット３２，３３がメインスポッ
ト３１に対して完全に対称とはならない場合があるの
で、上記の方法では測定精度に問題が残る。これに対し
て、本実施形態ではメイン信号に対するＥ信号の位相差
と、メイン信号に対するＦ信号の位相差の両方を検出し
ているので、メイン信号を基準としてこれに対するＥ信
号およびＦ信号の位相差を正確に測定することができ
る。

【００３９】本発明では、上述した実施形態の他にも種
々の形態を採用することができる。たとえば、上記実施
形態においては、位相差検出部１８をＤＳＰの諸機能の
一部に組み入れて構成したが、位相差検出部１８をＤＳ
Ｐとは別に独立した回路として設けてもよい。また、上
記実施形態においては、表示器１６をプレーヤ本体の表
示管と兼用したが、表示器１６は別に独立したものを設
けてもよい。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、サブスポットの信号の
位相差を正確に測定することができるとともに、オシロ
スコープ等の測定器が不要となって、測定作業の工数も
削減することができる。

【００４１】また、位相差検出部をＤＳＰで構成するこ
とにより、回路構成をコンパクトにすることができる。
さらに、メインスポットと２つのサブスポットのそれぞ
れとの位相差を検出することにより、メインスポットの
信号に対する各サブスポットの信号の位相差を正確に測
定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光ディスクのスポット位相差測定
装置の一例を示すブロック図である。

【図２】メモリの記憶内容を示すテーブルである。

【図３】位相差測定のフローチャートである。

【図４】光ピックアップの構成例を示す図である。

【図５】光ディスク上に集光されたビームスポットを示
す図である。

【図６】トラバース信号の波形を示す図である。

【図７】サブスポットが正規位置からずれた状態を示す
図である。

【図８】光ピックアップとターンテーブルの相対的な位
置関係に基因する位相ずれを説明する図である。

【図９】ディスク内周におけるサブスポットの位相ずれ
を説明する図である。

【図１０】ディスク外周におけるサブスポットの位相ず
れを説明する図である。

【符号の説明】 １ 光ディスク ２ 光ピックアップ ７，１０ 位相比較回路 ８，１１ ローパスフィルタ ９，１２ Ａ／Ｄ変換器 １３ 位相差算出部 １４ メモリ（記憶部） １５ ＣＰＵ １６ 表示器 １８ 位相差検出部 ３１ メインスポット ３２，３３ サブスポット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ディスクにピット情報読み取り用のメイ
   ンビームとトラッキングエラー検出用の一対のサブビー
   ムとからなる３ビームを照射するとともに、前記各ビー
   ムの反射光を受光する光ピックアップと、 前記光ピックアップの受光出力に基づいて、各サブビー
   ムにより光ディスク上に形成されるサブスポットの位相
   差を電圧値で検出する位相差検出部と、 各電圧値に対応する位相差の値をあらかじめ記憶した記
   憶部と、 前記位相差検出部で検出された電圧値に対応して前記記
   憶部から読み出された位相差の値を表示する表示器と、
   を備えたことを特徴とする光ディスクのスポット位相差
   測定装置。
2. 【請求項２】位相差検出部はＤＳＰにより構成されてい
   る請求項１に記載の光ディスクのスポット位相差測定装
   置。
3. 【請求項３】位相差検出部は、メインビームにより光デ
   ィスク上に形成されるメインスポットの受光信号と、サ
   ブビームにより光ディスク上に形成される一対のサブス
   ポットの受光信号のそれぞれとの位相差を検出する請求
   項１または２に記載の光ディスクのスポット位相差測定
   装置。