JP2766758B2 - 光ピックアップのビーム角度検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ピックアップのビー
ム角度検出方法に関するもので、特に３ビーム式光ピッ
クアップのサブビーム調整に有効なビーム角度検出方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報信号の高密度記録媒体として光ディ
スクがある。光ディスクには情報信号がスパイラルまた
は同心円上に高密度に記録されている。光ディスクに情
報信号を記録し、また記録された情報信号を再生するの
に光ピックアップが用いられる。光ピックアップは、こ
の光ピックアップから出ているビーム・スポットが光デ
ィスクの所定の記録トラックを常に正確に追跡するよう
にトラッキングサーボがかけられる。トラッキングサー
ボはトラッキングエラー検出信号に基づいてかけられ
る。

【０００３】トラッキングエラー信号検出方式の一つに
スリービーム方式がある。これは、レーザビームを回折
格子で０次回折光のメインビームと±１次回折光の二つ
のサブビームに分離し、二つのサブビームはそれらの中
心を結ぶ線がトラックに対して所定角度傾くように結像
させるものである。二つのサブビームはトラックを挾ん
で互いに反対側にあり、ビームスポットがトラックに対
してずれると、それぞれのビームの反射光量は逆相に変
化するため、これを二つの検出器で検出し両者の差をと
ればトラッキングエラー信号になる。上記二つのサブビ
ームの中心を結ぶ線のトラックに対する傾斜角度は、光
ピックアップの製造工程において予め調整される。

【０００４】そこでまず、従来の光ピックアップの製造
工程におけるサブビームの調整原理について説明してお
く。いま、図９に示すように、ディスクの回転中心３４
とディスクに形成されたトラック３１の中心３３とがα
だけずれているものとし、光ピックアップにトラッキン
グサーボがかけられていないとすれば、光ピックアップ
から出たビームのスポットの軌跡３２はディスクとの相
対的な関係ではディスクの回転中心３４を中心とする円
を描き、トラック３１を横切る。そして、ビームスポッ
トの軌跡３２がディスクに対して図示のように反時計方
向に相対回転するものとすると、上記中心３３と回転中
心３４を通る中心線を境にして一方の１８０°の範囲ａ
では上記軌跡３２はトラック３１を内側から外側に向か
って横切り、残りの１８０°の範囲ｂでは上記軌跡３２
はトラック３１を外側から内側に向かって横切る。

【０００５】図８（１）に示すように、メインビームを
ＨＦ、二つのサブビームをＥ、Ｆとする。サブビーム
Ｅ、Ｆの中心を結ぶ線はメインビームＨＦの中心を通
る。サブビームＥ、Ｆの中心を結ぶ線は、トラッキング
エラー検出のためにトラック３１に対して所定の角度θ
だけ傾くように調整されていなければならない。角度θ
はサブビームＥ、Ｆのスポット径とサブビームＥ、Ｆの
間隔に基づき、トラッキングエラー信号が最も感度良く
得られる角度に設定される。また、図８（２）のように
上記角度θが０°、すなわちサブビームＥ、Ｆの中心を
結ぶ線がトラック３１と重なっていたり、図８（３）の
ようにサブビームＥ、Ｆの中心を結ぶ線がトラック３１
に対して逆に傾いていたりすると、トラッキングエラー
信号が得られなかったり、得られても逆相の信号となっ
てしまい、トラッキングサーボに供することができな
い。

【０００６】図１０は従来の光ピックアップの製造工程
においてサブビームを調整するためのビーム角度検出方
法の例を示すもので、二つのサブビームＥ，Ｆの位置を
検出し、検出結果をみながらサブビームＥ，Ｆの傾き角
度θを調整するものである。図１０において、一方のサ
ブビームＥを検出することによって得られるＥ信号と他
方のサブビームＦを検出することによって得られるＦ信
号は、それぞれ波形整形回路１１，１２で波形整形され
たあとエクスクルーシブオア回路１３に入力され、エク
スクルーシブオア回路１３の出力をローパスフィルタ１
４に入力して平均値（積分値）をとり、これを出力と
し、また計器１５で表示するようになっている。

【０００７】上記従来例の動作を図１１を参照しながら
説明する。Ｅ信号とＦ信号は正弦波状の信号であり、前
記角度θに応じて位相差を生じる。波形整形回路１１，
１２でＥ信号とＦ信号をゼロクロス点で波形整形すると
それぞれ図１１のに示すような矩形波状の信号が得
られる。エクスクルーシブオア回路１３では片側の入力
のみが「Ｈ」のとき「Ｈ」を出力するため、エクスクル
ーシブオア回路１３の出力は図１１にで示すような信
号となる。この信号をローパスフィルタ１４に通して平
均値をとり、計器１５で表示させる。図１１に示す信号
から明らかなように、の信号の位相差（すな
わちＥ信号とＦ信号の位相差）が０°であれば信号の
デューティは０であるから計器１５の表示は０であり、
の信号の位相差が１８０°であれば信号のデュー
ティは１となるから計器１５の表示は最大となる。この
ように、の信号の位相差が最も大きいのは１８０°
であり、そのときのトラッキングエラー信号検出感度が
最大となり、また、そのときのサブビームＥ、Ｆの中心
を結ぶ線とトラック３１とのなす角度θが最良の角度と
いうことになる。従って、計器１５の表示が最大になる
ように光ピックアップを調整すれば、上記角度θを最良
の角度に調整したということになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来のビ
ーム角度検出方法によれば、図９に示すように、ディス
クの偏心に基づいてビームがトラックを横切る作用をビ
ーム角度検出に用いているため、二つのビームによって
得られるＥ号およびＦ信号は図１２に示すような信号に
なり、図１２にＡで示すように、ディスク１回転の中で
２ヵ所にビームがトラックを横切る速度がゼロとなる部
分が発生し、この部分とその前後では位相差を検出する
ことができず、かつ、時間的にも比較的長いため、計測
値が不安定になるという難点があった。

【０００９】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、ビームがトラックを一定以上の速度で横切って
いるときにのみ検出を行い、ビームがトラックを横切る
速度が一定以下の場合は検出動作を停止させて、安定し
た計測値を得ることができる光ピックアップのビーム角
度検出方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、光ピックアップにおけるトラッキング方向
のずれ検出を行うために用いられる二つのビームを受光
し、この二つのビームを結んだ線と回転方向に沿って形
成された記録トラックとの相対角度を検出するようにす
るとともに、上記二つのビームから得られる信号の差の
変化周期を検出し、この変化周期が所定の値より長くな
ったときは、上記相対角度の検出を行わないようにし
た。

【００１１】

【作用】トラッキング方向位置検出用の二つのビームに
よる検出信号は、ビームの記録トラックを横断する方向
が反転する部分およびその前後で、上記二つのビームか
ら得られる信号の差の変化周期が一定以上に長くなり、
そのときは上記二つのビームの検出を行わず、もって、
上記二つのビームを結んだ線と記録トラックとの相対角
度の検出を行わない。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明にかかる光
ピックアップのビーム角度検出方法の実施例について説
明する。図１は本発明方法を実施するためのハード構成
の例を示す。図１において、符号１１，１２は波形整形
回路、１３はエクスクルーシブオア回路、１４はローパ
スフィルタをそれぞれ示しており、これらは図１０に示
す従来例で共通の符号を付された各構成部分と同様に構
成されている。引き算回路２１においてＥ信号からＦ信
号が引き算され、その出力であるＴＥ信号がトラック横
断レート検出回路２６に入力される。トラック横断レー
ト検出回路２６では上記ＴＥ信号の変化周期を検出し、
この変化周期が所定の値より長くなったときは、エクス
クルーシブオア回路１３とローパスフィルタ１４との間
に挿入されたゲート回路１８を開いて信号を遮断し、ビ
ームの検出を行わず、従って、二つのビームＥ，Ｆを結
んだ線と記録トラックとの相対角度の検出を行わないよ
うになっている。

【００１３】図２は上記トラック横断レート検出回路２
６の具体例を示す。図２において、引き算回路２１から
のＴＥ信号は波形整形回路３６で波形整形され、第１の
モノマルチバイブレータ３７、第２のモノマルチバイブ
レータ３８に入力されるとともに、第１のＤフリップフ
ロップ回路３９、第２のＤフリップフロップ回路４０の
各データ入力端子Ｄに入力される。第１のモノマルチバ
イブレータ３７の時定数と第２のモノマルチバイブレー
タ３８の時定数は、ビームのトラック横断レートが高い
かまたは低いかを決めるために所定の値に設定されてい
る。第１のモノマルチバイブレータ３７の出力は第１の
Ｄフリップフロップ回路３９のクロック入力端子ＣＫ
に、第２のモノマルチバイブレータ３８の出力は第２の
Ｄフリップフロップ回路４０のクロック入力端子ＣＫに
入力される。第１のＤフリップフロップ回路３９のマイ
ナス出力と第２のＤフリップフロップ回路４０のプラス
出力はアンド回路４１に入力され、アンド回路４１の出
力がトラック横断レート検出回路２６の出力としてゲー
ト回路１８の開閉制御に供される。従って、図２に示す
ように、２系統のレート検出回路を組み合わせ、波形の
立上り、立下りの各エッジでレート検出を行うので、ト
ラックを横切るレートの変化をより早く検出し、ゲート
回路１８の開閉を行うことができる。

【００１４】上記トラック横断レート検出回路２６の動
作を図３を参照しながら説明する。引き算回路２１から
のＴＥ信号は、図３に示すように、ビームがディスクの
トラックを横切る速度に応じて周期が変化し、横切る速
度が早ければＴＥ信号の周期が短く、横切る速度が遅け
ればＴＥ信号の周期は長くなる。波形整形回路３６はＴ
Ｅ信号をゼロクロス点で波形整形する。図３で７ａは波
形整形回路３６の出力を示しており、ＴＥ信号の周期に
応じた幅の矩形波信号になる。トラック横断レートが早
い（高い）ときは、ＴＥ信号の半波長は第１および第２
のモノマルチバイブレータ３７，３８の「Ｈ」区間より
も短い。そのため、第１のモノマルチバイブレータ３７
の出力の立下りで波形整形回路３６の出力７ａをサンプ
リングする第１のフリップフロップ回路３９のマイナス
出力と、第２のモノマルチバイブレータ３８の出力の立
下りで波形整形回路３６の出力７ａをサンプリングする
第２のフリップフロップ回路４０のプラス出力はともに
「Ｈ」であり、よってアンド回路４１の出力は「Ｈ」と
なる。アンド回路４１の出力が「Ｈ」のときはゲート回
路１８が開かれ、前に説明したようなビームの検出が行
われる。

【００１５】これに対して、トラック横断レートが遅い
（低い）ときは、ＴＥ信号の半波長は第１および第２の
モノマルチバイブレータ３７，３８の「Ｈ」区間よりも
長くなるため、第１のフリップフロップ回路３９のマイ
ナス出力と第２のフリップフロップ回路４０のプラス出
力のうちの少なくとも一方が「Ｌ」となるため、アンド
回路４１の出力は「Ｌ」となる。従って、ゲート回路１
８が閉じられ、前に説明したようなビームの検出は行わ
れない。

【００１６】このように、上記実施例によれば、トラッ
ク横断レート検出回路２６によって二つのビームから得
られる信号の差の変化周期を検出し、この変化周期が所
定の値より長くなったとき、すなわち、ディスク１回転
の中でビームがトラックを横切る速度がゼロとなる２ヵ
所に位置しているときはビームの検出を行わないように
し、上記変化周期が所定の値より短くなった場合にのみ
ビームの検出を行うようにしたため、二つのビームによ
る検出信号の位相差に基づく上記二つのビームを結んだ
線と記録トラックとの相対角度の計測値が安定になると
いう効果を奏する。

【００１７】次に、本発明にかかる光ピックアップのビ
ーム角度検出方法の別の実施例について説明する。図４
において、符号１１，１２は波形整形回路、１３はエク
スクルーシブオア回路、１４はローパスフィルタをそれ
ぞれ示しており、これらは図１に示す実施例で共通の符
号を付された各構成部分と同様に構成されている。波形
整形回路１１とエクスクルーシブオア回路１３の間には
ノット回路１７が介在し、エクスクルーシブオア回路１
３とローパスフィルタ１４の間にはゲート回路１８が介
在している。ローパスフィルタ１４の出力はレベルシフ
ト回路１９と極性切換回路２０を経て出力されるととも
に計器１６に入力される。引き算回路２１においてＥ信
号からＦ信号が引き算され、その出力が波形整形回路２
２で波形整形されてＤフリップフロップ回路２５のデー
タ入力端子Ｄに入力される。３ビームの中央のビームに
よって得られるＨＦ信号は振幅検出回路２３に入力され
る。振幅検出回路２３はＡＭ検波に類似の回路で、その
検出出力は波形整形回路２４で波形整形されてＤフリッ
プフロップ回路２５のクロック入力端子ＣＫに入力され
る。

【００１８】波形整形回路１１によるＥ信号の波形整形
信号と波形整形回路１２によるＦ信号の波形整形信号は
Ｄフリップフロップ回路２７のデータ入力端子Ｄとクロ
ック入力端子ＣＫにそれぞれ入力される。上記二つのＤ
フリップフロップ回路２５，２７の出力はエクスクルー
シブオア回路２８に入力され、エクスクルーシブオア回
路２８の出力は極性切換回路２０に入力される。極性切
換回路２０は、エクスクルーシブオア回路２８の出力が
「１」か「０」かによって、通過する信号の極性を切り
換える。また、波形整形回路２４の出力はトラック横断
レート切換回路２６に入力されてビームが記録トラック
を横断する速度を検出し、その速度に応じて前記ゲート
回路１８を開閉するようになっている。

【００１９】次に、上記ハード構成例によるビーム角度
検出動作を説明する。図５に示すように、ビームＥ，Ｆ
から得られるＥ信号とＦ信号、波形整形回路１１，１２
の出力，は、図１の実施例と同じであるが、Ｅ信号
はノット回路１７で反転されるため、エクスクルーシブ
オア回路１３の出力のデューティは、Ｅ信号とＦ信号
との位相差が１８０°に近くなればなるほど小さくな
る。ＨＦ信号は記録トラック３１（図９参照）に記録さ
れている信号の読み取り信号であるが、ここではトラッ
キングサーボがかけられていないため、記録トラックを
横断するごとに変化するトラック横断信号として用い
る。Ｄフリップフロップ回路２５では、波形整形された
上記トラック横断信号の立上りで、引き算回路２１で得
られかつ波形整形された（Ｅ−Ｆ）信号をサンプリング
し、これを出力する。Ｄフリップフロップ回路２５は
（Ｅ−Ｆ）信号とＨＦ信号との位相関係をみることによ
ってトラック横断方向を検出するもので、例えば、ビー
ムがトラックを内側から外側に向かって横断していると
きは「１」の信号を、ビームがトラックを外側から内側
に向かって横断しているときは「０」の信号を出力す
る。

【００２０】一方、別のＤフリップフロップ回路２７
は、波形整形されたＦ信号の立上りで、波形整形された
Ｅ信号をサンプリングして、Ｅ信号が先行しているかま
たはＦ信号が先行しているかを検出する。例えば、Ｅ信
号が先行していれば「１」を、Ｆ信号が先行していれば
「０」を出力する。この例ではＥ信号が先行しているた
め回路２７の出力は「１」となっている。

【００２１】Ｄフリップフロップ回路２５からのトラッ
ク横断方向信号とＤフリップフロップ回路２７からの
Ｅ，Ｆ信号の先行検出信号はエクスクルーシブオア回路
２８に入力される。エクスクルーシブオア回路２８への
入力条件は次の４つであり、それぞれの条件に応じた信
号を出力する。 ａ．Ｅ信号の位相が先行し、ビームスポットが内側から
外側へ横断する。 ｂ．Ｅ信号の位相が先行し、ビームスポットが外側から
内側へ横断する。 ｃ．Ｆ信号の位相が先行し、ビームスポットが内側から
外側へ横断する。 ｂ．Ｆ信号の位相が先行し、ビームスポットが外側から
内側へ横断する。

【００２２】図７のはＤフリップフロップ回路２７の
出力を示しており、Ｅ信号の位相がＦ信号よりも先行し
ている場合、すなわち上記条件ａ，ｂの場合に「１」、
Ｆ信号の位相がＥ信号よりも先行している場合、すなわ
ち上記条件ｃ，ｄの場合に「０」となる。エクスクルー
シブオア回路２８はその排他論理により、図７に示す
ように上記条件ｂ，ｃで「０」、上記条件ａ，ｄで
「１」を出力する。エクスクルーシブオア回路２８の出
力で極性切換回路２０が前述のローパスフィルタ１４の
出力レベルを反転させる。具体的には、エクスクルーシ
ブオア回路２８の出力が「１」なら正側に、エクスクル
ーシブオア回路２８の出力が「０」なら負側に切り換え
る。

【００２３】仮りに、極性切換回路２０がなくて極性を
切り換えないものとすれば、ローパスフィルタ１４の出
力は、図６に′で示すようになる。図４の例では、図
１の例と異なり、Ｅ信号はノット回路１７で反転される
ため、エクスクルーシブオア回路１３の出力のデュー
ティは、Ｅ信号とＦ信号との位相差が０°で最大、上記
位相差が１８０°に近くなるに従って小さくなり１８０
°で０、１８０°を過ぎてビームのトラックに対する横
断方向が反転すると再び大きくなり３６０°で最大とな
る。これに伴ってローパスフィルタ１４の出力も上記位
相差０°および３６０°で最大、１８０°で０となる。
従って、計器１６が０を指示しているときが二つのビー
ムＥ，Ｆが最良の位置関係に調整されているということ
になるが、これでは正確な調整は期待できない。

【００２４】しかるに、図４に示す実施例では、Ｅ信号
とＦ信号との位相差が１８０°を越えて先行ビームが入
れ替わると、エクスクルーシブオア回路２８の出力が図
７にで示すように反転し、この反転信号によって極性
切換回路２０がローパスフィルタ１４の出力レベルを反
転させる。これによって極性切換回路２０の出力信号
は、図６に示すように、二つのビームＥ，Ｆの一方の横
断方向の位相差の出力と他方の横断方向の位相差の出力
とを連続させた減少線となる。上記出力信号を計器１
６に入力すると、Ｅ信号とＦ信号との位相差が０°で最
小、１８０°でスケールの中央、３６０°でフルスケー
ルとなる。従って、計器１６がスケールの中央を指示す
るようにビームを調整すれば、図８（１）に示した角度
θが最適の角度となる。計器１６はスケールの中央部が
最も精度が高く、フルスケールあるいはゼロ位置を求め
る場合のようにあいまいさもないため、上記のように計
器１６がスケールの中央を指示するようにビームを調整
することにより、二つのビームＥ，Ｆの位置を正確に検
出して正確に位置調整することができる。

【００２５】なお、レベルシフト回路１９は、Ｅ信号と
Ｆ信号との位相差が１８０°のとき計器１６がスケール
の中央を指示するようにローパスフィルタ１４の出力レ
ベルをシフトするものである。

【００２６】図４において、トラック横断レート検出回
路２６およびゲート回路１８は、図１、図２の実施例に
おけるものと同様に、二つのビームＥ，Ｆの角度θの計
測値を安定化させるためのもので、構成および動作は図
１、図２の実施例におけるものと同じであるとともに、
同様の効果を奏するものであるから、詳細な説明は省略
する。

【００２７】なお、ビームの検出出力を表示する手段
は、アナログ式の計器に限られるものではなく、デジタ
ル表示式の計器でもよいし、ＣＲＴその他のディスプレ
イを有する計器もしくは測定機の類であってもよい。図
４の実施例において、二つのビームＥ，Ｆの一方の横断
方向の位相差の出力と他方の横断方向の位相差の出力と
を、連続した増加線として表すように設定してもよい。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、光ピックアップにおけ
るトラッキング方向のずれ検出を行うために用いられる
二つのビームを受光し、この二つのビームを結んだ線と
回転方向に沿って形成された記録トラックとの相対角度
を検出する光ピックアップのビーム角度検出方法におい
て、二つのビームから得られる信号の差の変化周期を検
出し、この変化周期が所定の値より長くなったときは、
上記相対角度の検出を行わないようにし、上記変化周期
が所定の値より短くなった場合にのみ上記相対角度の検
出を行うようにしたため、二つのビームによる検出信号
の位相差に基づく上記相対角度計測値が安定になるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる光ピックアップのビーム検出方
法を実施するための回路例を示すブロック図。

【図２】同上回路例中のトラック横断レート検出回路の
具体例を示すブロック図。

【図３】上記回路例の動作を示すタイミングチャート。

【図４】本発明にかかる光ピックアップのビーム検出方
法を実施するための別の回路例を示すブロック図。

【図５】同上回路例の動作を示すタイミングチャート。

【図６】同じく上記回路例の極性切換回路部分の動作を
示すタイミングチャート。

【図７】同じくトラック横断方向検出部の動作を示すタ
イミングチャート。

【図８】３ビーム式光ピックアップにおける３ビームの
各種位置関係を示す概念図。

【図９】ディスクのトラックとビームスポットとの相対
関係を示す概念図。

【図１０】従来の光ピックアップのビーム検出方法を実
施するための回路例を示すブロック図。

【図１１】同上従来の回路例の動作を示すタイミングチ
ャート。

【図１２】同上回路例中のビームによる検出信号の例を
示す波形図。

【符号の説明】

Ｅ ビーム Ｆ ビーム ３１ 記録トラック

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ピックアップにおけるトラッキング方
   向のずれ検出を行うために用いられる二つのビームを受
   光し、この二つのビームを結んだ線と回転方向に沿って
   形成された記録トラックとの相対角度を検出する光ピッ
   クアップのビーム角度検出方法であって、 上記二つのビームから得られる信号の差の変化周期を検
   出し、この変化周期が所定の値より長くなったときは、
   上記相対角度の検出を行わないようにしたことを特徴と
   する光ピックアップのビーム角度検出方法。