JP2786181B2 - 光ディスク装置 - Google Patents
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- Telescopes (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は光ディスク装置にかかわり、特に光ピック
アップが記録トラックを横断しているときに混入する外
乱を除去することができるフォーカスサーボ装置を備え
ている光ディスク装置に関するものである。 〔発明の概要〕 この発明の光ディスク装置は、例えば光ディスクを再
生中に、アクセス指令をうけて光ピックアップが光ディ
スクの半径方向にトラバースするときに混入するフォー
カスもれ信号が外乱としてフォーカスサーボ回路に混入
したときも、前記フォーカスもれ信号に対応する外乱信
号成分をトラッキングエラー信号，及び和信号によって
形成してフォーカスサーボ回路に入力することによりキ
ャンセルするようにしたものである。そのため、トラッ
ク横断時にもフォーカスサーボ回路がフォーカスもれ信
号によって飽和し、フォーカスサーボがロックオフとな
る状態を回避することができる。 〔従来の技術〕 高密度で記録されている光ディスクから記録情報を読
み出す際に、光学装置から照射されるレーザ光のスポッ
トを常に合焦点とするフォーカスサーボ，及び前記スポ
ットを常に記録トラック上に位置させるトラッキングサ
ーボが不可欠である。 この場合、フォーカスエラー信号の検出方法として
は、ｉ）非点収差法,ii）ナイフエッジ法,iii）フーコ
・プリズム法,iV）臨界角法等が良く知られているが、
いずれの方法も光ディスク面からの反射光を分割された
光電変換素子の表面に結像し、フォーカスエラー信号を
検出するようになされているため、反射光が記録トラッ
ク上にある場合はともかくも、記録トラックをサーチす
るためにトラッキングオフの状態で光学装置を移動して
スポット光が記録トラックをトラバースしているとき
は、反射光に含まれる０次光，及び１次光の強度がトラ
ックを横断する毎に変化するため、にせのフォーカスエ
ラー信号（フォーカスもれ信号という）が外乱としてフ
ォーカスサーボ回路に混入し、フォーカスサーボ回路に
大きな残留偏差を与える。 以下この点について説明すると、例えば、フォーカス
エラー検出方法として、非点収差法を使用している場合
は、第16図（ａ）に示すようにシリンドリカルレンズＬ
を通過した反射光の２つの非点a,c間の中心ｂに４分割
されている光検出器Ｐがおかれている。 この場合はよく知られているように光ディスク面と対
物レンズの距離によって、光検出器Ｐ上のスポットは、
第16図（ｂ）に示すように合焦点位置にあるときは円形
のスポットSOであるが、対物レンズが光ディスクに近い
場合はSN,光ディスクから離れているときSFに示すよう
に楕円形のスポットに変化する。したがって、光検出器
Ｐ上の光強度に対する信号を各分割面I,II,III,IVから
引き出し、（Ｉ＋III）−（II＋IV）を演算すると、フ
ォーカスエラー信号を検出することができる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、光ディスク面からの反射光には回折原
象によって０次光，及び±１次光のスペクトラム成分が
含まれているため、光ピックアップから照射されたスポ
ット光が光ディスクの記録トラック上にあるか、または
記録トラックからはずれているかによって前記０次光，
及び＋１次光または−１次光のスペクトラム強度が変化
する。特に、書き込み形の光ディスクには、通常、第17
図に示すようにグループＧが形成されているので、この
グループＧと照射光のスポット位置関係により、反射さ
れる０次光，及び±１次光の干渉は大きく変化する。 第18図はかかる０次光，及び１次光の干渉によって光
検出器Ｐに形成される反射光スポットＳの光スペクトラ
ムのパターンを示したもので、ａの部分はグループの回
折光の＋１次光と０次光が干渉している領域、ｂの部分
はグルーブによる回折光の−１次光と０次光が干渉して
いる領域、ｃの部分はグルーブによる回折の０次光の領
域を示す（グルーブでないピット情報のみの場合も同様
なパターンがみられる）。 反射光のスポットＳが光検出器Ｐの中央にあるとき
は、このような回折光による場合でも、前述した（Ｉ＋
III）−（II＋IV）の演算によって検出されるフォーカ
スエラー信号に含まれるフォーカスもれ信号はきわめて
小さい値となり、フォーカスロック状態をサーボ回路に
よって維持することができる。しかし、第18図で示した
ようにスポット光Ｓが光学系のオフセット，ディスクの
スキュー，非点収差の各種摂動等によって中央位置から
僅かでもずれている場合は、フォーカスもれ信号が極端
に大きくなり、その値がトラックを横断する度に変化す
る。 そして、トラッキングをオフした状態で記録情報をサ
ーチしているとき等では大振幅のフォーカスもれ信号が
外乱としてフォーカスサーボ回路に注入され、サーボ系
のダイナミックレンジが飽和することによってフォーカ
スサーボがロックオフ状態になるという問題が発生す
る。 この発明は、かかる問題点を解消するためになされた
もので、トラック横断時に大量に発生するフォーカスも
れ信号を、トラッキングエラー信号，フォーカスエラー
信号及び和信号（RF信号）から形成したフォーカスもれ
信号成分によってキャンセルすることによって、特に、
アクセスモードにおけるフォーカスサーボはずれをなく
するようにした光ディスク装置を提供するものである。 〔問題点を解決するための手段〕 第１図はこの発明の光ディスク装置に適応されるフォ
ーカス系回路の概要をブロック図で示したもので、Ｒ
（Ｓ）は目標値（例えば、光ディスク面のバタツキ）、
１はフォーカスエラー信号を形成する光電変換部の伝達
関数を示す伝達要素、２は焦点演算，位相補償等を行い
ドライブ信号を形成している伝達要素、３はフォーカス
アクチュエータの伝達要素、4a,4bは加算回路、５はト
ラッキングオフ時に閉じるスイッチ、６はフォーカスも
れ信号成分を形成するブロックで、第1,第２の同期検波
器7a,7b,乗算回路8a,8b,合成回路９を備えている。 なお、TEはトラッキングエラー信号,FEはフォーカス
エラー信号、RFは和信号（RF信号成分の変動成分）、Ｗ
（Ｓ）はトラック横断時等に発生する外乱を示してい
る。 〔作用〕 アクセスモードで記録トラックをサーチしているとき
は、前述したように伝達要素１の出力に大量のフォーカ
スもれ信号（以下、外乱ともいう）Ｗ（Ｓ）が出力され
るが、本発明に使用されるフォーカスサーボ方式では、
このときスイッチ５が投入され、クロック６によって形
成されたフォーカスもれ信号成分が加算回路4bに入力さ
れて、前記外乱Ｗ（Ｓ）を相殺するように動作する。 ブロック６ではフォーカスエラー信号（FE）をトラッ
キングエラー信号（TE），及び和信号（RF）のゼロクロ
ス点で同期検波することによって第1,第２の周期関数信
号α（ω），β（ω）を形成し、この周期関数信号α
（ω）、β（ω）に振幅一定の和信号，及びトラッキン
グエラー信号を乗算して合成することによりフォーカス
もれ信号成分を形成する。 〔実施例〕 まず、フォーカスもれ信号、すなわち、外乱の影響，
及びその実態について詳述する。 フォーカスサーボ回路は、第２図で示すようなフィー
ドバックサーボ回路で具体化される。 ディスク面の位置を示す目標値Ｒ（ｓ）とアクチュエ
ータの伝達特性を示す伝達要素GD（Ｓ）の対物レンズの
変位Ｘ（Ｓ）の相対的誤差は光電変換器の伝達特性を示
す伝達要素GAS（Ｓ）によって電気的な信号に変換さ
れ、焦点演算回路の伝達要素GC1（Ｓ），位相補償及び
ドライブ信号形成回路の伝達要素GC2（Ｓ）を介してア
クチュエータの制御信号として入力されている。ここ
で、Ｅ（Ｓ）はフォーカスエラー信号、Ｄ（Ｓ）はドラ
イブ信号、Ｗ（Ｓ）は外乱を示す。 第３図は通常使用されているかかるサーボ回路の開ル
ープ特性の一例を示すブロック線図で、Ｇは開ループゲ
イン、θは位相を示す。 前述した第18図に示すように光電変換器Ｐに照射され
るスポット光には０次光と，±１次光の干渉によって、
照射光のスポットがトラック（特に、グルーブ）を横断
しているときは正常なフォーカスエラー信号以外に、い
わゆるフォーカスもれ信号が外乱として検出される。
今、このフォーカスもれ信号を外乱Ｗ（Ｓ）で示すと、
前記第２図のサーボ回路ではフォーカスエラー信号Ｅ
（Ｓ）は で示されることになる。但し、Ｇ（Ｓ）＝GAS（Ｓ）・G
C1（Ｓ）・GC2（Ｓ）・GD（Ｓ） また、アクチュエータのドライブ信号Ｄ（Ｓ）は になる。 第４図，第５図は外乱Ｗ（Ｓ）により取り残される残
留偏差伝達特性Ｅ（Ｓ）/W（Ｓ）及びＤ（Ｓ）/W（Ｓ）
を示したものである。 この図から理解できるように、Ｅ（Ｓ）/W（Ｓ）に対
し、位相補償が行われているＤ（Ｓ）/W（Ｓ）は周波数
10KHz以上で約20dBのゲインアップがみられる。 外乱Ｗ（Ｓ）の影響によって、第６図に示すように光
ディスクのトラバース時に発生するフォーカスエラー信
号Ｅ（Ｓ）には、トラバース速度とトラックピッチ及び
ディスクの偏心周期等に起因するフォーカスもれ信号が
含まれることになるが、上述したようにこの信号成分が
数10KHzの周期となっていると、第５図の伝達特性から
みられるようにゲインアップによってダイナミックレン
ジを越えるような値となり、その結果、第７図に示すよ
うに電源電圧を越えるところで信号が飽和したドライブ
信号Ｄ（Ｓ）となり、フォーカスサーボがはずれてデフ
ォーカスの状態を招く。 このような外乱の発生は第18図に示したようにスポッ
トが光検出器Ｐの中心に位置するように常に管理してあ
れば小さくすることができるが、経時変化、その他の光
学的なドリフトによって外乱を０にすることは不可能で
あり、フォーカスサーボをロックレンジ内に維持するこ
とは困難である。 また、ディスクの高速化にともなってフォーカスサー
ボの帯域幅を広くすると、外乱Ｗ（Ｓ）の影響によって
益々サーボ回路が飽和し易くなり、光ディスクの転送ス
ピードが制限されることになる。 次に、フォーカスもれ信号（外乱）Ｗ（Ｓ）の発生メ
カニズムについて詳述する。 焦点検出法として代表的な非点収差法は、前述した第
16図（ａ），（ｂ）に示すように２つの非点間の中心の
最小錯乱円上に光検出器Ｐを設けたものである。 この場合、シリンドリカルレンズＬの回折を省略して
も、その結像スポットＳは第18図に示すように０次光，
及び±１次光の干渉によってトラック、特にグルーブを
横断する毎に光スペクトラムの強度が領域a,b,cの部分
で変化する。 すなわち、第18図に示す結像スポットの複素振幅分布
は、スポットの中心を原点とすると、（＋１次光の複素
振幅分布）＋（０次光の複素振幅分布）＋（−１次光の
複素振幅分布）で表される。 ところで第18図で説明する例は３つの複素振幅が重な
ることはなく、多くても２つまでとなる。この点を考慮
すると第18図に示されるスポットは上記３つの領域ａ、
ｂ、ｃに分けられる。a,b,cはそれぞれ＋１次光と０次
光の干渉部分、−１次光と０次光の干渉部分、０次光だ
けの部分である。 ＋１次光の複素振幅分布は exp（−i2πv/q）×Ｒ
（＋１）×ｆ（x,y−1/q） −１次光の複素振幅分布は exp（i2πv/q）×Ｒ（−
１）×ｆ（x,y＋1/q） ０次光の複素振幅分布は Ｒ（０）ｆ（x,y） ただし、|R（＋１）＝|R（−１）｜ ここで、瞳関数をｆ（x,y）としており、瞳関数は均
一円開口とすると共に、円の半径を１とする。 ｆ（x,y）＝１ 但し x2＋y2≦１ ｆ（x,y）＝０ 但し x2＋y2＞１ で表される。 ａの領域は＋１次光と０次光の干渉であるから、複素
振幅分布は exp（−i2πv/q）×Ｒ（＋１）×ｆ（x,y−1/q）＋Ｒ（０）ｆ（x,y） となる。 この時の光強度である絶対値分布を以下に示す。（添
字ｃは供役の複素数を示す） |R（０）|2＋|R（＋１）|2 ＋（exp（−i2πv/q）×Ｒ（＋１）×Ｒ（０）ｃ＋exp（＋i2πv/q） ×Ｒ（＋１）ｃ×Ｒ（０）） ＝|R（０）|2＋|R（＋１）|2 ＋exp（−i2πv/q）×exp（ｉΦ）×|R（＋１）｜×｜（Ｒ（０）c| ＋exp（＋i2πv/q）×exp（−ｉΦ）×|R（＋１）c|×｜（Ｒ（０）｜ ＝|R（０）|2＋|R（＋１）|2＋2|R（＋１）｜×|R（０）｜ ×cos（Φ−２πv/q） ｂの領域は−１次光と０次光の干渉部分であるので、
複素振幅分布は、 exp（＋i2πv/q）×Ｒ（−１）×ｆ（x,y＋1/q）＋Ｒ（０）ｆ（x,y） となる。 この時の光強度である絶対値分布を以下に示す。（添
字ｃは供役の複素数を示す） |R（０）|2＋|R（−１）|2 ＋（exp（＋i2πv/q）×Ｒ（−１）×Ｒ（０）ｃ＋exp（−i2πv/q） ×Ｒ（−１）ｃ×Ｒ（０）） ＝|R（０）|2＋|R（−１）|2 ＋exp（＋i2πv/q）×exp（ｉΦ）×|R（−１）｜×｜（Ｒ（０）c| ＋exp（−i2πv/q）×exp（−ｉΦ）×|R（−１）c|×｜（Ｒ（０）｜ ＝|R（０）|2＋|R（−１）|2＋2|R（−１）｜ ×|R（０）｜×cos（Φ＋２πv/q） ｃの領域は０次光だけの部分であるから、複素振幅分
布は Ｒ（０）ｆ（x,y）となる。 このときの光強度密度である絶対値分布を以下に示
す。 |R（０）|2 このようにして、各領域a,b,cでの光強度密度Ia,Ib,I
cは近似的に次のようになる。（但し、瞳関数は均一円
開口とする。） ここで、 Ａは０次光Ｒ（０）と±１次光Ｒ（±１）の光強度の
和 Ａ＝|R（ｏ）|2＋|R（±）1|2 Ｂは０次光Ｒ（ｏ）と±１次光Ｒ（±１）の積 Ｂ＝|R（ｏ）||R（±）｜ Ｃは０次光Ｒ（ｏ）の光強度 Ｃ＝|R（ｏ）|2 Φは０次光Ｒ（ｏ）と＋１次光（または−１次光）の
位相差で を示している。 また、ｑは光ディスクのトラックピッチ、ｖはディス
ク上のスポットの半径方向の位置を示している。 領域ｃの光強度密度Icはほぼ一定であるのに対し、０
次光と±１次光が干渉する領域a,bの光強度密度Ia,Ibは
スポットがトラックを横断する毎に一定値Ａを中心に
正，負方向に変化し、しかもこの変化は相互に逆位相と
なっている。 前述したように非点収差法では焦点検出信号は光検出
器Ｐの分割面I,II,III,IVから出力される電流を次の演
算式によって検出する。 （Ｉ＋III）−（II＋IV） ……（４） 前記第（３）式の各領域a,b,cについて上記第（４）
式の演算を行うと、次のようなフォーカスエラー信号FE
が形成される。 FE＝Ｄ＋（Ｅ−Ｆ）sinΦsin（２πv/q）＋（Ｅ＋Ｆ）cosΦcos（２πv/q）……
（５） 但し、Ｅは分割面（I,III）上のａの面積と分割面（I
I,IV）上のａの面積の差に2Bを掛けた値、Ｆは分割面
（I,III）上のｂの面積と分割面（II,IV）上のｂの面積
の差に2Bを掛けた値、Ｄは分割面（I,III）上のa,b,cの
面積の分割面（II,IV）上のa,b,cの面積の差に各々A,C
を掛けた値で、Ｄはほぼ０となる。 したがって、前記第（５）式は次のように書き代える
ことができる。 FE＝Msin（２πv/q＋Ψ１） ……（６） ここで、 上記第（６）式はＲ（ｓ）＝０、すなわち合焦点にお
けるフォーカスエラー信号を示しているから、この値は
結果的に外乱Ｗ（ｓ）（フォーカスもれ信号）となる。 このような外乱Ｗ（ｓ）となるフォーカスもれ信号は
光検出器Ｐ上でスポットが中央から外れているときに主
に発生し、ディスクのスキュー等によっても変化する。 また、外乱Ｗ（ｓ）は第（６）式にみられるようにト
ラック横断時のスポットの位置ｖとトラックピッチｑに
よって周期関数で変調されたものであり、さらに空間的
な固定位相差Ψ１がのった信号として表わすことができ
るものである。 上記外乱Ｗ（ｓ）は実際のサーボループでは直接観測
することはできないが、第６図に外乱Ｗ（ｓ）がある場
合のフォーカスエラー信号Ｅ（ｓ）を示す。 通常、フォーカスエラー信号Ｅ（ｓ）は外乱Ｗ（ｓ）
がないときは、ほとんど０で一定値を示すが、外乱Ｗ
（ｓ）がある時はこの図のフォーカスエラー信号Ｅ
（ｓ）に見られるように残留偏差（とり残し）となって
表われされることになるものである。 次に、第４図に示した残留偏差の伝達特性Ｅ（ｓ）/W
（ｓ）は次の式で表わすことができる。 Ｅ（Ｓ）/W（Ｓ）＝Ｇ（ω）・exp［ｊΨ２（ω）］ ……（７） さらに、これを書き代えると、 Ｅ（Ｓ）＝MG（ω）sin［２πv/q＋Ψ１＋Ψ２（ω）］ ……（８） と表わされる。 利得Ｇ（ω）と位相Ψ２（ω）は周波数によって第４
図に示すように変化する。 前記第（８）式を展開すると、 Ｅ（Ｓ）＝MG（ω）cos［Ψ１＋Ψ２（ω）］sin（２πv/q） ＋MG（ω）sin［Ψ１＋Ψ２（ω）］cos（２πv/q） ……（９） となり、 Ｅ（Ｓ）＝α（ω）sin（２πv/q）＋β（ω）cos（２πv/q） ……（10） にすることができる。 但し、α（ω）＝MG（ω）cos［Ψ１＋Ψ２（ω）］ β（ω）＝MG（ω）sin［Ψ１＋Ψ２（ω）］ この第（10）式から、フォーカスエラー信号Ｅ（ｓ）
で表わされる外乱Ｗ（ｓ）の残留偏差は、トラック（グ
ルーブ）の横断で変調されたsin（２πv/q）とcos（２
πv/q）という空間的に互いにπ/2だけずれた信号の線
形結合によって表わすことができる。 したがって、α（ω），β（ω）を周期関数信号とす
ると、周期関数α（ω），β（ω）を何らかの方法で検
出すれば、外乱を示すフォーカスもれ信号Ｗ（ｓ）を検
出することができる。 以下、この検出方法について説明する。 周知のようにトラッキングエラー信号は光ディスク面
に照射しているスポット光がトラック上にあるときは0,
トラックからはずれているときはその方向によって正，
または負の値として出力されるものである。 したがって、前述したように記録トラックをアクセス
するために光ディスク面のトラックを横断しているとき
は、トラックピッチをｑ、スポットの半径方向の位置を
ｖとすると、トラッキングエラー信号TEは TE＝VTsin（２πv/q） で表わすことができる。 また、このときに得られるRF信号成分（和信号）は前
記トラッキングエラー信号の最小値（オントラック）に
最大となる信号を出力するので、和信号RFは RF＝VRcos（２πv/q） で表わすことができる。 ところで、前記第（10）式において、cos（２πv/q）
＝０のときに、 ｉ） ｖ＝q/4のときはsin（２πv/q）＝１ ∴ Ｅ（ｓ）＝α（ω） ii） ｖ＝3q/4のときはsin（２πv/q）＝−１ ∴ Ｅ（ｓ）＝−α（ω） sin（２πv/q）＝０のときに、 iii） ｖ＝０のときはcos（２πv/q）＝１ ∴ Ｅ（ｓ）＝β（ω） iv） ｖ＝q/2のときはcos（２πv/q）＝−１ ∴ Ｅ（ｓ）＝−β（ω） となる。 cos（２πv/q）＝０、すなわち、和信号RFが０のとき
に出力されているフォーカスエラー信号Ｅ（ｓ）をサン
プルホールドすると、その時のサンプル値はα（ω）、
または−α（ω）を示すことになり、トラッキングエラ
ー信号TEの極性が負となるときに、つまり、ｖ＝3q/4の
ときに極性を反転してやると、周期関数信号α（ω）が
求まる。 また、sin（２πv/q）＝０、すなわち、トラッキング
エラー信号TEが０のときに出力されているフォーカスエ
ラー信号Ｅ（ｓ）をサンプリングホールドすると、その
時のサンプル値がβ（ω）、または−β（ω）を示し、
同様に和信号の交流成分が負となっているときにその極
性を反転してやると周期関数信号β（ω）が得られるこ
とになる。 以上の点を図示して説明すると次のようになる。 第８図（ａ），（ｂ），（ｃ）は光スポットが光ディ
スクの記録トラック（またはグルーブ）を横断している
ときに出力されるフォーカスエラー信号FE、和信号RF、
トラッキングエラー信号TEの出力波形を示したもので、
ｔ−ｔ間は光ディスクの１回転時間（偏心によってピッ
チが変化している）である。 フォーカスエラー信号FEの振動成分の大部分は前述し
たようにグルーブ横断時に外乱により取り残されたもの
である。 和信号RFはcos（２πv/q）、トラッキングエラー信号
はsin（２πv/q）で示されているから、前述したように
和信号RFの０クロス点でフォーカスエラー信号FEをサン
プリングし、そのサンプリングのトラッキングエラー信
号TEが負のときは極性を反転すると、太線で示すような
周期関数信号α（ω）が得られる。 第９図（ａ），（ｂ），（ｃ）は同様に、フォーカス
エラー信号FEをトラッキングエラー信号TEのゼロクロス
点でサンプリングし、そのサンプル時の和信号RFの極性
が負のときは極性を反転することにより、周期関数信号
β（ω）が得られることを示している。 このような操作によって、周期関数信号α（ω），β
（ω）が得られると、前記した第（10）式に示すよう
に、それぞれの周期関数信号α（ω），β（ω）にsin
（２πv/q）,cos（２πv/q）、すなわち、振幅が一定、
例えば１とされているトラッキングエラー信号TE,及び
和信号RFを乗算して、加算するとフォーカスもれ信号、
すなわち外乱Ｗ（ｓ）を形成することができる。 第10図（ａ），（ｂ），（ｃ）は周期関数信号α
（ω）にトラッキングエラー信号TEを乗算して第１のフ
ォーカスもれ信号成分α（ω）sin（２πv/q）を形成し
た波形図を示す。 第11図（ａ），（ｂ），（ｃ）は同じく周期関数信号
β（ω）に和信号RFを乗算して、第２のフォーカスもれ
信号β（ω）cos（２πv/q）を形成した波形図である。 また第12図（ａ），（ｂ），（ｃ）はフォーカスエラ
ー信号FEから合成された外乱成分Ｗ（ｓ）を引算して、
本来のフォーカスエラー信号Ｅ（ｓ）を得る場合の波形
図である。 この場合、フォーカスエラー信号Ｅ（ｓ）が０となっ
ているときは、光検出器Ｐから出力されたにせのフォー
カスエラー信号Ｅ（ｓ）（第８図（ａ）または第９図
（ａ））から外乱Ｗ（ｓ）を差引くと、０になることが
好ましいが、上述したようにサンプリング方式によって
外乱成分を検出しているので、第12図（ｃ）に示すよう
に本来のフォーカスエラー信号Ｅ（ｓ）は０にならな
い。しかし、このフォーカスエラー信号Ｅ（ｓ）のレベ
ルは極めて小さいため、フォーカスサーボ回路を飽和さ
せ、フォーカスロックオフ状態になるような障害を起す
ことはない。 第13図は上述した外乱Ｗ（ｓ）を検出するための一実
施例を示すブロック図で、一点鎖線で囲った10の部分は
フォーカスサーボ回路を示している。このフォーカスサ
ーボ回路は第２図で説明したように目標値Ｒ（ｓ）に追
従するために光電変換素子の伝達要素11,焦点演算回路
の伝達要素12,位相補償及びドライブ信号を形成する伝
達要素13,対物レンズのアクチュエータの機械特性を示
す伝達要素14から構成され、外乱Ｗ（ｓ）は伝達要素15
によって示されている。 また、外乱成分（フォーカスもれ信号成分）を形成す
るブロック回路は一点鎖線20で示されており、前述した
ようにトラッキングエラー信号TE,フォーカスエラー信
号FE、和信号RFが入力されている。 これらの信号は非点収差法では前述した光検出器Ｐか
ら得ることができるが、他の光検出器から得られたトラ
ッキングエラー信号TE、及び和信号RFを使用することが
できる。 21a,21b,21cはフォーカスもれ信号周波数成分を抽出
することができるバンドパスフィルタで、例えば2KHz〜
100KHzの通過特性とされている。22a,22bはトラッキン
グエラー信号TE及び和信号RFの０クロス点を検出するゼ
ロクロスデテクター、23a,23bは同じくトラッキングエ
ラー信号TE,及び和信号RFの極性を検出しているコンパ
レーター、24a,24bはゼロクロスデテクター22a,22bから
出力されたパルス信号を振り分けるゲート回路で、前記
コンパレーター23a,23bの出力の正負によって＋端子，
及び−端子に出力されるように制御される。 25a〜25dはサンプリングパルスを形成するためのパル
スシェーバを示し、その出力はフォーカスエラー信号FE
が入力されている４個のサンプリング回路26a〜26dに供
給されている。なお、サンプリング回路26b,26dにはイ
ンバータ23cによって反転されたフォーカスエラー信号F
Eが入力されている。 27a,27bは検出された周期関数信号α（ω），β
（ω）をホールドするサンプリングホールド回路、28a,
28bは周期関数信号α（ω），β（ω）に振幅が一定さ
れた和信号，及びトラッキングエラー信号を乗算する乗
算回路、29a,29bはトラッキングエラー信号TE,及び和信
号RFの振幅を一定にするオートゲイン回路である。 このオートゲイン回路29a,29bは、例えば振幅の正，
負ピーク値を検出し、そのｐ−ｐレベルによって増振器
の利得を制御するものであり、例えば交番信号Ａ（ｔ）
sinωｔを振幅１のsinωｔに変換できるもので構成され
ている。 30は加算回路、31はトラッキングオフ時に投入され、
検出されたフォーカスもれ信号成分、すなわち、外乱成
分を前記フォーカスサーボ回路10に注入するスイッチを
示す。 この実施例で示されているように、本発明の場合は、
トラッキングオフ時にはスイッチ31が投入され、演算出
力されたフォーカスエラー信号Ｅ（ｓ）に外乱成分が加
算されてフォーカスエラー信号Ｅ（ｓ）に混入している
外乱Ｗ（ｓ）がキャンセルされるように構成されてい
る。 サーボ回路に注入する外乱成分は、第13図の実施例で
はバンドパスフィルタ21a,21cから抽出された外乱信号
周波数領域内のトラッキングエラー信号TE,及び和信号R
Fからゼロクロステデクター22a,22bによってゼロクロス
点パルスを検出し、コンパレーター23a,23bの極性によ
って、前記ゼロクロス点パルスをゲート回路により＋端
子，及び−端子に振り分ける。そして、特に、−端子側
から出力されるゼロクロス点パルスは波形成形されたの
ちインバートされているフォーカスエラー信号FEをサン
プリングする。 その結果、サンプリングホールド回路27a,27bの出力
には、前述した第８図（ａ），（ｂ），（ｃ）、第９図
（ａ），（ｂ），（ｃ）の波形説明図から理解できるよ
うに第1,及び第２の周期関数信号α（ω），β（ω）が
形成される。 この第1,第２の周期関数信号α（ω），β（ω）にそ
れぞれ振幅一定のトラッキングエラー信号［sin（２πv
/q）］および和信号［cos（２πv/q）］が掛算されて、
前記第（10）式で示したフォーカスもれ信号成分Ｅ
（ｓ）が加算回路30により形成され、スイッチ31を介し
てフォーカスサーボ回路のフォーカスエラー信号に合算
される。 そのため、フォーカスエラー信号に混入している外乱
Ｗ（ｓ）がブロック回路20で形成されたフォーカスもれ
信号成分によってキャンセルされ、本来のフォーカスエ
ラー信号Ｅ（ｓ）が位相補償及びドライブ信号を形成す
る伝達要素13に入力される。 したがって、この伝達要素13で形成されるドライブ信
号Ｄ（ｓ）が飽和することを防止できるようになり、フ
ォーカスサーボ回路がロックオフの状態になることを防
止する。 第14図（ａ），（ｂ）及び第15図（ａ），（ｂ）はト
ラバース時に出力される外乱を取り除いていないフォー
カスエラー信号Ｅ（ｓ）と、ドライブ信号Ｄ（ｓ）の波
形図及び外乱を取り除いたフォーカスエラー信号Ｅ
（ｓ），及びドライブ信号の観測波形を示す。 第14図（ｂ）のドライブ信号Ｄ（ｓ）は外乱によって
大振幅のドライブ信号になり、残留偏差が残っているの
に対して、本発明に適応されるフォーカスサーボ方式を
採用すると、スイッチ31から供給されているフォーカス
もれ信号成分によって外乱がキャンセルされているた
め、第15図（ａ），（ｂ）に示すようにフォーカスエラ
ー信号Ｅ（ｓ），ドライブ信号Ｄ（ｓ）ともレベルが圧
縮され、特に、ドライブ信号Ｄ（ｓ）が飽和しないので
残留偏差が殆ど残らない状態に制御されていることが分
かる。 また、フォーカスサーボ回路が飽和する恐れがないた
め、ドラバース時に発生する外乱によってフォーカスサ
ーボ回路のロックオフを回避することができる。 なお、外乱成分を形成する回路は第13図のブロック図
で示す回路構成に限ることなく、外乱成分の形成方式の
要旨を逸脱しない範囲で適宜回路構成を変更することが
できることはいうまでもない。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明の光デイスク装置は、光
スポットがトラック（グルーブ）を横断するときに出力
される外乱が混入したにせのフォーカスエラー信号を、
トラッキングエラー信号，及び和信号によって別の回路
で形成したフォーカスもれ信号成分（外乱成分）をサー
ボ回路に注入することによって除去するようにしている
ので、外乱によるフォーカスサーボはずれを防止すると
共に、フォーカスサーボ帯域を広くしたときも、外乱を
十分に圧縮することができるから、光ディスクをより高
速で回転して転送レートを高くすることも可能になる。 また、従来と同一回転数の場合では、外乱を抑圧して
いることによって光学ピックアップの応答特性の悪いも
のでも使用できるようになり、光学ピックアップのコス
トダウンをはかることができるという利点がある。
アップが記録トラックを横断しているときに混入する外
乱を除去することができるフォーカスサーボ装置を備え
ている光ディスク装置に関するものである。 〔発明の概要〕 この発明の光ディスク装置は、例えば光ディスクを再
生中に、アクセス指令をうけて光ピックアップが光ディ
スクの半径方向にトラバースするときに混入するフォー
カスもれ信号が外乱としてフォーカスサーボ回路に混入
したときも、前記フォーカスもれ信号に対応する外乱信
号成分をトラッキングエラー信号，及び和信号によって
形成してフォーカスサーボ回路に入力することによりキ
ャンセルするようにしたものである。そのため、トラッ
ク横断時にもフォーカスサーボ回路がフォーカスもれ信
号によって飽和し、フォーカスサーボがロックオフとな
る状態を回避することができる。 〔従来の技術〕 高密度で記録されている光ディスクから記録情報を読
み出す際に、光学装置から照射されるレーザ光のスポッ
トを常に合焦点とするフォーカスサーボ，及び前記スポ
ットを常に記録トラック上に位置させるトラッキングサ
ーボが不可欠である。 この場合、フォーカスエラー信号の検出方法として
は、ｉ）非点収差法,ii）ナイフエッジ法,iii）フーコ
・プリズム法,iV）臨界角法等が良く知られているが、
いずれの方法も光ディスク面からの反射光を分割された
光電変換素子の表面に結像し、フォーカスエラー信号を
検出するようになされているため、反射光が記録トラッ
ク上にある場合はともかくも、記録トラックをサーチす
るためにトラッキングオフの状態で光学装置を移動して
スポット光が記録トラックをトラバースしているとき
は、反射光に含まれる０次光，及び１次光の強度がトラ
ックを横断する毎に変化するため、にせのフォーカスエ
ラー信号（フォーカスもれ信号という）が外乱としてフ
ォーカスサーボ回路に混入し、フォーカスサーボ回路に
大きな残留偏差を与える。 以下この点について説明すると、例えば、フォーカス
エラー検出方法として、非点収差法を使用している場合
は、第16図（ａ）に示すようにシリンドリカルレンズＬ
を通過した反射光の２つの非点a,c間の中心ｂに４分割
されている光検出器Ｐがおかれている。 この場合はよく知られているように光ディスク面と対
物レンズの距離によって、光検出器Ｐ上のスポットは、
第16図（ｂ）に示すように合焦点位置にあるときは円形
のスポットSOであるが、対物レンズが光ディスクに近い
場合はSN,光ディスクから離れているときSFに示すよう
に楕円形のスポットに変化する。したがって、光検出器
Ｐ上の光強度に対する信号を各分割面I,II,III,IVから
引き出し、（Ｉ＋III）−（II＋IV）を演算すると、フ
ォーカスエラー信号を検出することができる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、光ディスク面からの反射光には回折原
象によって０次光，及び±１次光のスペクトラム成分が
含まれているため、光ピックアップから照射されたスポ
ット光が光ディスクの記録トラック上にあるか、または
記録トラックからはずれているかによって前記０次光，
及び＋１次光または−１次光のスペクトラム強度が変化
する。特に、書き込み形の光ディスクには、通常、第17
図に示すようにグループＧが形成されているので、この
グループＧと照射光のスポット位置関係により、反射さ
れる０次光，及び±１次光の干渉は大きく変化する。 第18図はかかる０次光，及び１次光の干渉によって光
検出器Ｐに形成される反射光スポットＳの光スペクトラ
ムのパターンを示したもので、ａの部分はグループの回
折光の＋１次光と０次光が干渉している領域、ｂの部分
はグルーブによる回折光の−１次光と０次光が干渉して
いる領域、ｃの部分はグルーブによる回折の０次光の領
域を示す（グルーブでないピット情報のみの場合も同様
なパターンがみられる）。 反射光のスポットＳが光検出器Ｐの中央にあるとき
は、このような回折光による場合でも、前述した（Ｉ＋
III）−（II＋IV）の演算によって検出されるフォーカ
スエラー信号に含まれるフォーカスもれ信号はきわめて
小さい値となり、フォーカスロック状態をサーボ回路に
よって維持することができる。しかし、第18図で示した
ようにスポット光Ｓが光学系のオフセット，ディスクの
スキュー，非点収差の各種摂動等によって中央位置から
僅かでもずれている場合は、フォーカスもれ信号が極端
に大きくなり、その値がトラックを横断する度に変化す
る。 そして、トラッキングをオフした状態で記録情報をサ
ーチしているとき等では大振幅のフォーカスもれ信号が
外乱としてフォーカスサーボ回路に注入され、サーボ系
のダイナミックレンジが飽和することによってフォーカ
スサーボがロックオフ状態になるという問題が発生す
る。 この発明は、かかる問題点を解消するためになされた
もので、トラック横断時に大量に発生するフォーカスも
れ信号を、トラッキングエラー信号，フォーカスエラー
信号及び和信号（RF信号）から形成したフォーカスもれ
信号成分によってキャンセルすることによって、特に、
アクセスモードにおけるフォーカスサーボはずれをなく
するようにした光ディスク装置を提供するものである。 〔問題点を解決するための手段〕 第１図はこの発明の光ディスク装置に適応されるフォ
ーカス系回路の概要をブロック図で示したもので、Ｒ
（Ｓ）は目標値（例えば、光ディスク面のバタツキ）、
１はフォーカスエラー信号を形成する光電変換部の伝達
関数を示す伝達要素、２は焦点演算，位相補償等を行い
ドライブ信号を形成している伝達要素、３はフォーカス
アクチュエータの伝達要素、4a,4bは加算回路、５はト
ラッキングオフ時に閉じるスイッチ、６はフォーカスも
れ信号成分を形成するブロックで、第1,第２の同期検波
器7a,7b,乗算回路8a,8b,合成回路９を備えている。 なお、TEはトラッキングエラー信号,FEはフォーカス
エラー信号、RFは和信号（RF信号成分の変動成分）、Ｗ
（Ｓ）はトラック横断時等に発生する外乱を示してい
る。 〔作用〕 アクセスモードで記録トラックをサーチしているとき
は、前述したように伝達要素１の出力に大量のフォーカ
スもれ信号（以下、外乱ともいう）Ｗ（Ｓ）が出力され
るが、本発明に使用されるフォーカスサーボ方式では、
このときスイッチ５が投入され、クロック６によって形
成されたフォーカスもれ信号成分が加算回路4bに入力さ
れて、前記外乱Ｗ（Ｓ）を相殺するように動作する。 ブロック６ではフォーカスエラー信号（FE）をトラッ
キングエラー信号（TE），及び和信号（RF）のゼロクロ
ス点で同期検波することによって第1,第２の周期関数信
号α（ω），β（ω）を形成し、この周期関数信号α
（ω）、β（ω）に振幅一定の和信号，及びトラッキン
グエラー信号を乗算して合成することによりフォーカス
もれ信号成分を形成する。 〔実施例〕 まず、フォーカスもれ信号、すなわち、外乱の影響，
及びその実態について詳述する。 フォーカスサーボ回路は、第２図で示すようなフィー
ドバックサーボ回路で具体化される。 ディスク面の位置を示す目標値Ｒ（ｓ）とアクチュエ
ータの伝達特性を示す伝達要素GD（Ｓ）の対物レンズの
変位Ｘ（Ｓ）の相対的誤差は光電変換器の伝達特性を示
す伝達要素GAS（Ｓ）によって電気的な信号に変換さ
れ、焦点演算回路の伝達要素GC1（Ｓ），位相補償及び
ドライブ信号形成回路の伝達要素GC2（Ｓ）を介してア
クチュエータの制御信号として入力されている。ここ
で、Ｅ（Ｓ）はフォーカスエラー信号、Ｄ（Ｓ）はドラ
イブ信号、Ｗ（Ｓ）は外乱を示す。 第３図は通常使用されているかかるサーボ回路の開ル
ープ特性の一例を示すブロック線図で、Ｇは開ループゲ
イン、θは位相を示す。 前述した第18図に示すように光電変換器Ｐに照射され
るスポット光には０次光と，±１次光の干渉によって、
照射光のスポットがトラック（特に、グルーブ）を横断
しているときは正常なフォーカスエラー信号以外に、い
わゆるフォーカスもれ信号が外乱として検出される。
今、このフォーカスもれ信号を外乱Ｗ（Ｓ）で示すと、
前記第２図のサーボ回路ではフォーカスエラー信号Ｅ
（Ｓ）は で示されることになる。但し、Ｇ（Ｓ）＝GAS（Ｓ）・G
C1（Ｓ）・GC2（Ｓ）・GD（Ｓ） また、アクチュエータのドライブ信号Ｄ（Ｓ）は になる。 第４図，第５図は外乱Ｗ（Ｓ）により取り残される残
留偏差伝達特性Ｅ（Ｓ）/W（Ｓ）及びＤ（Ｓ）/W（Ｓ）
を示したものである。 この図から理解できるように、Ｅ（Ｓ）/W（Ｓ）に対
し、位相補償が行われているＤ（Ｓ）/W（Ｓ）は周波数
10KHz以上で約20dBのゲインアップがみられる。 外乱Ｗ（Ｓ）の影響によって、第６図に示すように光
ディスクのトラバース時に発生するフォーカスエラー信
号Ｅ（Ｓ）には、トラバース速度とトラックピッチ及び
ディスクの偏心周期等に起因するフォーカスもれ信号が
含まれることになるが、上述したようにこの信号成分が
数10KHzの周期となっていると、第５図の伝達特性から
みられるようにゲインアップによってダイナミックレン
ジを越えるような値となり、その結果、第７図に示すよ
うに電源電圧を越えるところで信号が飽和したドライブ
信号Ｄ（Ｓ）となり、フォーカスサーボがはずれてデフ
ォーカスの状態を招く。 このような外乱の発生は第18図に示したようにスポッ
トが光検出器Ｐの中心に位置するように常に管理してあ
れば小さくすることができるが、経時変化、その他の光
学的なドリフトによって外乱を０にすることは不可能で
あり、フォーカスサーボをロックレンジ内に維持するこ
とは困難である。 また、ディスクの高速化にともなってフォーカスサー
ボの帯域幅を広くすると、外乱Ｗ（Ｓ）の影響によって
益々サーボ回路が飽和し易くなり、光ディスクの転送ス
ピードが制限されることになる。 次に、フォーカスもれ信号（外乱）Ｗ（Ｓ）の発生メ
カニズムについて詳述する。 焦点検出法として代表的な非点収差法は、前述した第
16図（ａ），（ｂ）に示すように２つの非点間の中心の
最小錯乱円上に光検出器Ｐを設けたものである。 この場合、シリンドリカルレンズＬの回折を省略して
も、その結像スポットＳは第18図に示すように０次光，
及び±１次光の干渉によってトラック、特にグルーブを
横断する毎に光スペクトラムの強度が領域a,b,cの部分
で変化する。 すなわち、第18図に示す結像スポットの複素振幅分布
は、スポットの中心を原点とすると、（＋１次光の複素
振幅分布）＋（０次光の複素振幅分布）＋（−１次光の
複素振幅分布）で表される。 ところで第18図で説明する例は３つの複素振幅が重な
ることはなく、多くても２つまでとなる。この点を考慮
すると第18図に示されるスポットは上記３つの領域ａ、
ｂ、ｃに分けられる。a,b,cはそれぞれ＋１次光と０次
光の干渉部分、−１次光と０次光の干渉部分、０次光だ
けの部分である。 ＋１次光の複素振幅分布は exp（−i2πv/q）×Ｒ
（＋１）×ｆ（x,y−1/q） −１次光の複素振幅分布は exp（i2πv/q）×Ｒ（−
１）×ｆ（x,y＋1/q） ０次光の複素振幅分布は Ｒ（０）ｆ（x,y） ただし、|R（＋１）＝|R（−１）｜ ここで、瞳関数をｆ（x,y）としており、瞳関数は均
一円開口とすると共に、円の半径を１とする。 ｆ（x,y）＝１ 但し x2＋y2≦１ ｆ（x,y）＝０ 但し x2＋y2＞１ で表される。 ａの領域は＋１次光と０次光の干渉であるから、複素
振幅分布は exp（−i2πv/q）×Ｒ（＋１）×ｆ（x,y−1/q）＋Ｒ（０）ｆ（x,y） となる。 この時の光強度である絶対値分布を以下に示す。（添
字ｃは供役の複素数を示す） |R（０）|2＋|R（＋１）|2 ＋（exp（−i2πv/q）×Ｒ（＋１）×Ｒ（０）ｃ＋exp（＋i2πv/q） ×Ｒ（＋１）ｃ×Ｒ（０）） ＝|R（０）|2＋|R（＋１）|2 ＋exp（−i2πv/q）×exp（ｉΦ）×|R（＋１）｜×｜（Ｒ（０）c| ＋exp（＋i2πv/q）×exp（−ｉΦ）×|R（＋１）c|×｜（Ｒ（０）｜ ＝|R（０）|2＋|R（＋１）|2＋2|R（＋１）｜×|R（０）｜ ×cos（Φ−２πv/q） ｂの領域は−１次光と０次光の干渉部分であるので、
複素振幅分布は、 exp（＋i2πv/q）×Ｒ（−１）×ｆ（x,y＋1/q）＋Ｒ（０）ｆ（x,y） となる。 この時の光強度である絶対値分布を以下に示す。（添
字ｃは供役の複素数を示す） |R（０）|2＋|R（−１）|2 ＋（exp（＋i2πv/q）×Ｒ（−１）×Ｒ（０）ｃ＋exp（−i2πv/q） ×Ｒ（−１）ｃ×Ｒ（０）） ＝|R（０）|2＋|R（−１）|2 ＋exp（＋i2πv/q）×exp（ｉΦ）×|R（−１）｜×｜（Ｒ（０）c| ＋exp（−i2πv/q）×exp（−ｉΦ）×|R（−１）c|×｜（Ｒ（０）｜ ＝|R（０）|2＋|R（−１）|2＋2|R（−１）｜ ×|R（０）｜×cos（Φ＋２πv/q） ｃの領域は０次光だけの部分であるから、複素振幅分
布は Ｒ（０）ｆ（x,y）となる。 このときの光強度密度である絶対値分布を以下に示
す。 |R（０）|2 このようにして、各領域a,b,cでの光強度密度Ia,Ib,I
cは近似的に次のようになる。（但し、瞳関数は均一円
開口とする。） ここで、 Ａは０次光Ｒ（０）と±１次光Ｒ（±１）の光強度の
和 Ａ＝|R（ｏ）|2＋|R（±）1|2 Ｂは０次光Ｒ（ｏ）と±１次光Ｒ（±１）の積 Ｂ＝|R（ｏ）||R（±）｜ Ｃは０次光Ｒ（ｏ）の光強度 Ｃ＝|R（ｏ）|2 Φは０次光Ｒ（ｏ）と＋１次光（または−１次光）の
位相差で を示している。 また、ｑは光ディスクのトラックピッチ、ｖはディス
ク上のスポットの半径方向の位置を示している。 領域ｃの光強度密度Icはほぼ一定であるのに対し、０
次光と±１次光が干渉する領域a,bの光強度密度Ia,Ibは
スポットがトラックを横断する毎に一定値Ａを中心に
正，負方向に変化し、しかもこの変化は相互に逆位相と
なっている。 前述したように非点収差法では焦点検出信号は光検出
器Ｐの分割面I,II,III,IVから出力される電流を次の演
算式によって検出する。 （Ｉ＋III）−（II＋IV） ……（４） 前記第（３）式の各領域a,b,cについて上記第（４）
式の演算を行うと、次のようなフォーカスエラー信号FE
が形成される。 FE＝Ｄ＋（Ｅ−Ｆ）sinΦsin（２πv/q）＋（Ｅ＋Ｆ）cosΦcos（２πv/q）……
（５） 但し、Ｅは分割面（I,III）上のａの面積と分割面（I
I,IV）上のａの面積の差に2Bを掛けた値、Ｆは分割面
（I,III）上のｂの面積と分割面（II,IV）上のｂの面積
の差に2Bを掛けた値、Ｄは分割面（I,III）上のa,b,cの
面積の分割面（II,IV）上のa,b,cの面積の差に各々A,C
を掛けた値で、Ｄはほぼ０となる。 したがって、前記第（５）式は次のように書き代える
ことができる。 FE＝Msin（２πv/q＋Ψ１） ……（６） ここで、 上記第（６）式はＲ（ｓ）＝０、すなわち合焦点にお
けるフォーカスエラー信号を示しているから、この値は
結果的に外乱Ｗ（ｓ）（フォーカスもれ信号）となる。 このような外乱Ｗ（ｓ）となるフォーカスもれ信号は
光検出器Ｐ上でスポットが中央から外れているときに主
に発生し、ディスクのスキュー等によっても変化する。 また、外乱Ｗ（ｓ）は第（６）式にみられるようにト
ラック横断時のスポットの位置ｖとトラックピッチｑに
よって周期関数で変調されたものであり、さらに空間的
な固定位相差Ψ１がのった信号として表わすことができ
るものである。 上記外乱Ｗ（ｓ）は実際のサーボループでは直接観測
することはできないが、第６図に外乱Ｗ（ｓ）がある場
合のフォーカスエラー信号Ｅ（ｓ）を示す。 通常、フォーカスエラー信号Ｅ（ｓ）は外乱Ｗ（ｓ）
がないときは、ほとんど０で一定値を示すが、外乱Ｗ
（ｓ）がある時はこの図のフォーカスエラー信号Ｅ
（ｓ）に見られるように残留偏差（とり残し）となって
表われされることになるものである。 次に、第４図に示した残留偏差の伝達特性Ｅ（ｓ）/W
（ｓ）は次の式で表わすことができる。 Ｅ（Ｓ）/W（Ｓ）＝Ｇ（ω）・exp［ｊΨ２（ω）］ ……（７） さらに、これを書き代えると、 Ｅ（Ｓ）＝MG（ω）sin［２πv/q＋Ψ１＋Ψ２（ω）］ ……（８） と表わされる。 利得Ｇ（ω）と位相Ψ２（ω）は周波数によって第４
図に示すように変化する。 前記第（８）式を展開すると、 Ｅ（Ｓ）＝MG（ω）cos［Ψ１＋Ψ２（ω）］sin（２πv/q） ＋MG（ω）sin［Ψ１＋Ψ２（ω）］cos（２πv/q） ……（９） となり、 Ｅ（Ｓ）＝α（ω）sin（２πv/q）＋β（ω）cos（２πv/q） ……（10） にすることができる。 但し、α（ω）＝MG（ω）cos［Ψ１＋Ψ２（ω）］ β（ω）＝MG（ω）sin［Ψ１＋Ψ２（ω）］ この第（10）式から、フォーカスエラー信号Ｅ（ｓ）
で表わされる外乱Ｗ（ｓ）の残留偏差は、トラック（グ
ルーブ）の横断で変調されたsin（２πv/q）とcos（２
πv/q）という空間的に互いにπ/2だけずれた信号の線
形結合によって表わすことができる。 したがって、α（ω），β（ω）を周期関数信号とす
ると、周期関数α（ω），β（ω）を何らかの方法で検
出すれば、外乱を示すフォーカスもれ信号Ｗ（ｓ）を検
出することができる。 以下、この検出方法について説明する。 周知のようにトラッキングエラー信号は光ディスク面
に照射しているスポット光がトラック上にあるときは0,
トラックからはずれているときはその方向によって正，
または負の値として出力されるものである。 したがって、前述したように記録トラックをアクセス
するために光ディスク面のトラックを横断しているとき
は、トラックピッチをｑ、スポットの半径方向の位置を
ｖとすると、トラッキングエラー信号TEは TE＝VTsin（２πv/q） で表わすことができる。 また、このときに得られるRF信号成分（和信号）は前
記トラッキングエラー信号の最小値（オントラック）に
最大となる信号を出力するので、和信号RFは RF＝VRcos（２πv/q） で表わすことができる。 ところで、前記第（10）式において、cos（２πv/q）
＝０のときに、 ｉ） ｖ＝q/4のときはsin（２πv/q）＝１ ∴ Ｅ（ｓ）＝α（ω） ii） ｖ＝3q/4のときはsin（２πv/q）＝−１ ∴ Ｅ（ｓ）＝−α（ω） sin（２πv/q）＝０のときに、 iii） ｖ＝０のときはcos（２πv/q）＝１ ∴ Ｅ（ｓ）＝β（ω） iv） ｖ＝q/2のときはcos（２πv/q）＝−１ ∴ Ｅ（ｓ）＝−β（ω） となる。 cos（２πv/q）＝０、すなわち、和信号RFが０のとき
に出力されているフォーカスエラー信号Ｅ（ｓ）をサン
プルホールドすると、その時のサンプル値はα（ω）、
または−α（ω）を示すことになり、トラッキングエラ
ー信号TEの極性が負となるときに、つまり、ｖ＝3q/4の
ときに極性を反転してやると、周期関数信号α（ω）が
求まる。 また、sin（２πv/q）＝０、すなわち、トラッキング
エラー信号TEが０のときに出力されているフォーカスエ
ラー信号Ｅ（ｓ）をサンプリングホールドすると、その
時のサンプル値がβ（ω）、または−β（ω）を示し、
同様に和信号の交流成分が負となっているときにその極
性を反転してやると周期関数信号β（ω）が得られるこ
とになる。 以上の点を図示して説明すると次のようになる。 第８図（ａ），（ｂ），（ｃ）は光スポットが光ディ
スクの記録トラック（またはグルーブ）を横断している
ときに出力されるフォーカスエラー信号FE、和信号RF、
トラッキングエラー信号TEの出力波形を示したもので、
ｔ−ｔ間は光ディスクの１回転時間（偏心によってピッ
チが変化している）である。 フォーカスエラー信号FEの振動成分の大部分は前述し
たようにグルーブ横断時に外乱により取り残されたもの
である。 和信号RFはcos（２πv/q）、トラッキングエラー信号
はsin（２πv/q）で示されているから、前述したように
和信号RFの０クロス点でフォーカスエラー信号FEをサン
プリングし、そのサンプリングのトラッキングエラー信
号TEが負のときは極性を反転すると、太線で示すような
周期関数信号α（ω）が得られる。 第９図（ａ），（ｂ），（ｃ）は同様に、フォーカス
エラー信号FEをトラッキングエラー信号TEのゼロクロス
点でサンプリングし、そのサンプル時の和信号RFの極性
が負のときは極性を反転することにより、周期関数信号
β（ω）が得られることを示している。 このような操作によって、周期関数信号α（ω），β
（ω）が得られると、前記した第（10）式に示すよう
に、それぞれの周期関数信号α（ω），β（ω）にsin
（２πv/q）,cos（２πv/q）、すなわち、振幅が一定、
例えば１とされているトラッキングエラー信号TE,及び
和信号RFを乗算して、加算するとフォーカスもれ信号、
すなわち外乱Ｗ（ｓ）を形成することができる。 第10図（ａ），（ｂ），（ｃ）は周期関数信号α
（ω）にトラッキングエラー信号TEを乗算して第１のフ
ォーカスもれ信号成分α（ω）sin（２πv/q）を形成し
た波形図を示す。 第11図（ａ），（ｂ），（ｃ）は同じく周期関数信号
β（ω）に和信号RFを乗算して、第２のフォーカスもれ
信号β（ω）cos（２πv/q）を形成した波形図である。 また第12図（ａ），（ｂ），（ｃ）はフォーカスエラ
ー信号FEから合成された外乱成分Ｗ（ｓ）を引算して、
本来のフォーカスエラー信号Ｅ（ｓ）を得る場合の波形
図である。 この場合、フォーカスエラー信号Ｅ（ｓ）が０となっ
ているときは、光検出器Ｐから出力されたにせのフォー
カスエラー信号Ｅ（ｓ）（第８図（ａ）または第９図
（ａ））から外乱Ｗ（ｓ）を差引くと、０になることが
好ましいが、上述したようにサンプリング方式によって
外乱成分を検出しているので、第12図（ｃ）に示すよう
に本来のフォーカスエラー信号Ｅ（ｓ）は０にならな
い。しかし、このフォーカスエラー信号Ｅ（ｓ）のレベ
ルは極めて小さいため、フォーカスサーボ回路を飽和さ
せ、フォーカスロックオフ状態になるような障害を起す
ことはない。 第13図は上述した外乱Ｗ（ｓ）を検出するための一実
施例を示すブロック図で、一点鎖線で囲った10の部分は
フォーカスサーボ回路を示している。このフォーカスサ
ーボ回路は第２図で説明したように目標値Ｒ（ｓ）に追
従するために光電変換素子の伝達要素11,焦点演算回路
の伝達要素12,位相補償及びドライブ信号を形成する伝
達要素13,対物レンズのアクチュエータの機械特性を示
す伝達要素14から構成され、外乱Ｗ（ｓ）は伝達要素15
によって示されている。 また、外乱成分（フォーカスもれ信号成分）を形成す
るブロック回路は一点鎖線20で示されており、前述した
ようにトラッキングエラー信号TE,フォーカスエラー信
号FE、和信号RFが入力されている。 これらの信号は非点収差法では前述した光検出器Ｐか
ら得ることができるが、他の光検出器から得られたトラ
ッキングエラー信号TE、及び和信号RFを使用することが
できる。 21a,21b,21cはフォーカスもれ信号周波数成分を抽出
することができるバンドパスフィルタで、例えば2KHz〜
100KHzの通過特性とされている。22a,22bはトラッキン
グエラー信号TE及び和信号RFの０クロス点を検出するゼ
ロクロスデテクター、23a,23bは同じくトラッキングエ
ラー信号TE,及び和信号RFの極性を検出しているコンパ
レーター、24a,24bはゼロクロスデテクター22a,22bから
出力されたパルス信号を振り分けるゲート回路で、前記
コンパレーター23a,23bの出力の正負によって＋端子，
及び−端子に出力されるように制御される。 25a〜25dはサンプリングパルスを形成するためのパル
スシェーバを示し、その出力はフォーカスエラー信号FE
が入力されている４個のサンプリング回路26a〜26dに供
給されている。なお、サンプリング回路26b,26dにはイ
ンバータ23cによって反転されたフォーカスエラー信号F
Eが入力されている。 27a,27bは検出された周期関数信号α（ω），β
（ω）をホールドするサンプリングホールド回路、28a,
28bは周期関数信号α（ω），β（ω）に振幅が一定さ
れた和信号，及びトラッキングエラー信号を乗算する乗
算回路、29a,29bはトラッキングエラー信号TE,及び和信
号RFの振幅を一定にするオートゲイン回路である。 このオートゲイン回路29a,29bは、例えば振幅の正，
負ピーク値を検出し、そのｐ−ｐレベルによって増振器
の利得を制御するものであり、例えば交番信号Ａ（ｔ）
sinωｔを振幅１のsinωｔに変換できるもので構成され
ている。 30は加算回路、31はトラッキングオフ時に投入され、
検出されたフォーカスもれ信号成分、すなわち、外乱成
分を前記フォーカスサーボ回路10に注入するスイッチを
示す。 この実施例で示されているように、本発明の場合は、
トラッキングオフ時にはスイッチ31が投入され、演算出
力されたフォーカスエラー信号Ｅ（ｓ）に外乱成分が加
算されてフォーカスエラー信号Ｅ（ｓ）に混入している
外乱Ｗ（ｓ）がキャンセルされるように構成されてい
る。 サーボ回路に注入する外乱成分は、第13図の実施例で
はバンドパスフィルタ21a,21cから抽出された外乱信号
周波数領域内のトラッキングエラー信号TE,及び和信号R
Fからゼロクロステデクター22a,22bによってゼロクロス
点パルスを検出し、コンパレーター23a,23bの極性によ
って、前記ゼロクロス点パルスをゲート回路により＋端
子，及び−端子に振り分ける。そして、特に、−端子側
から出力されるゼロクロス点パルスは波形成形されたの
ちインバートされているフォーカスエラー信号FEをサン
プリングする。 その結果、サンプリングホールド回路27a,27bの出力
には、前述した第８図（ａ），（ｂ），（ｃ）、第９図
（ａ），（ｂ），（ｃ）の波形説明図から理解できるよ
うに第1,及び第２の周期関数信号α（ω），β（ω）が
形成される。 この第1,第２の周期関数信号α（ω），β（ω）にそ
れぞれ振幅一定のトラッキングエラー信号［sin（２πv
/q）］および和信号［cos（２πv/q）］が掛算されて、
前記第（10）式で示したフォーカスもれ信号成分Ｅ
（ｓ）が加算回路30により形成され、スイッチ31を介し
てフォーカスサーボ回路のフォーカスエラー信号に合算
される。 そのため、フォーカスエラー信号に混入している外乱
Ｗ（ｓ）がブロック回路20で形成されたフォーカスもれ
信号成分によってキャンセルされ、本来のフォーカスエ
ラー信号Ｅ（ｓ）が位相補償及びドライブ信号を形成す
る伝達要素13に入力される。 したがって、この伝達要素13で形成されるドライブ信
号Ｄ（ｓ）が飽和することを防止できるようになり、フ
ォーカスサーボ回路がロックオフの状態になることを防
止する。 第14図（ａ），（ｂ）及び第15図（ａ），（ｂ）はト
ラバース時に出力される外乱を取り除いていないフォー
カスエラー信号Ｅ（ｓ）と、ドライブ信号Ｄ（ｓ）の波
形図及び外乱を取り除いたフォーカスエラー信号Ｅ
（ｓ），及びドライブ信号の観測波形を示す。 第14図（ｂ）のドライブ信号Ｄ（ｓ）は外乱によって
大振幅のドライブ信号になり、残留偏差が残っているの
に対して、本発明に適応されるフォーカスサーボ方式を
採用すると、スイッチ31から供給されているフォーカス
もれ信号成分によって外乱がキャンセルされているた
め、第15図（ａ），（ｂ）に示すようにフォーカスエラ
ー信号Ｅ（ｓ），ドライブ信号Ｄ（ｓ）ともレベルが圧
縮され、特に、ドライブ信号Ｄ（ｓ）が飽和しないので
残留偏差が殆ど残らない状態に制御されていることが分
かる。 また、フォーカスサーボ回路が飽和する恐れがないた
め、ドラバース時に発生する外乱によってフォーカスサ
ーボ回路のロックオフを回避することができる。 なお、外乱成分を形成する回路は第13図のブロック図
で示す回路構成に限ることなく、外乱成分の形成方式の
要旨を逸脱しない範囲で適宜回路構成を変更することが
できることはいうまでもない。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明の光デイスク装置は、光
スポットがトラック（グルーブ）を横断するときに出力
される外乱が混入したにせのフォーカスエラー信号を、
トラッキングエラー信号，及び和信号によって別の回路
で形成したフォーカスもれ信号成分（外乱成分）をサー
ボ回路に注入することによって除去するようにしている
ので、外乱によるフォーカスサーボはずれを防止すると
共に、フォーカスサーボ帯域を広くしたときも、外乱を
十分に圧縮することができるから、光ディスクをより高
速で回転して転送レートを高くすることも可能になる。 また、従来と同一回転数の場合では、外乱を抑圧して
いることによって光学ピックアップの応答特性の悪いも
のでも使用できるようになり、光学ピックアップのコス
トダウンをはかることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のトラッキングオフ時におけるフォーカ
スサーボ方式の概要を示す説明図、 第２図は外乱が入力されているときのフォーカスサーボ
回路のブロック線図、 第３図は一般的なフォーカスサーボ回路の特性を示すブ
ロック線図、 第４図はフォーカスエラーと外乱の残留偏差伝達特性
図、 第５図はドライブ信号と外乱の残留偏差伝達特性図、 第６図は外乱の影響をうけたフォーカスエラー信号の波
形図、 第７図は外乱の影響をうけたドライブ信号の波形図、 第８図（ａ），（ｂ），（ｃ）は周期関数信号α（ω）
を形成する際の波形図、 第９図（ａ），（ｂ），（ｃ）は同じく周期関数信号β
（ω）を形成する際の波形図、 第10図（ａ），（ｂ），（ｃ），第11図（ａ），
（ｂ），（ｃ）はそれぞれ周期関数α（ω）及びβ
（ω）から形成されるフォーカスもれ信号の説明波形
図、 第12図（ａ），（ｂ），（ｃ）は外乱を取り除いたフォ
ーカスエラー信号を形成するための説明波形図、 第13図はフォーカスもれ信号成分を形成するためのブロ
ック図、 第14図（ａ），（ｂ）は外乱のある場合のフォーカスエ
ラー信号とドライブ信号の波形図、 第15図（ａ），（ｂ）は外乱をキャンセルしたときのフ
ォーカスエラー信号とドライブ信号の波形図、 第16図（ａ），（ｂ）は非点収差法の説明図と，光検出
器のスポットの形状図、 第17図はグルーブによる０次光，及び±１次光の干渉を
示す説明図、 第18図は光検出器上に照射される０次光，及び１次光の
スペクトラム分布の一例を示す反射光のパターン図であ
る。 図中、１は光電変換部の伝達要素、２は焦点演算，位相
補償を行いドライブ信号を形成する伝達要素、３は対物
レンズのアクチュエータの伝達要素、4a,4bは加算回
路、６はフォーカスもれ信号成分を形成するブロック、
7a,7bは同期検波器、8a,8bは乗算回路、Ｒ（ｓ）は目標
値、Ｅ（ｓ）はフォーカスエラー信号、Ｄ（ｓ）はドラ
イブ信号、Ｗ（ｓ）は外乱、TEはトラッキングエラー信
号、FEはフォーカスエラー信号、RFは和信号である。
スサーボ方式の概要を示す説明図、 第２図は外乱が入力されているときのフォーカスサーボ
回路のブロック線図、 第３図は一般的なフォーカスサーボ回路の特性を示すブ
ロック線図、 第４図はフォーカスエラーと外乱の残留偏差伝達特性
図、 第５図はドライブ信号と外乱の残留偏差伝達特性図、 第６図は外乱の影響をうけたフォーカスエラー信号の波
形図、 第７図は外乱の影響をうけたドライブ信号の波形図、 第８図（ａ），（ｂ），（ｃ）は周期関数信号α（ω）
を形成する際の波形図、 第９図（ａ），（ｂ），（ｃ）は同じく周期関数信号β
（ω）を形成する際の波形図、 第10図（ａ），（ｂ），（ｃ），第11図（ａ），
（ｂ），（ｃ）はそれぞれ周期関数α（ω）及びβ
（ω）から形成されるフォーカスもれ信号の説明波形
図、 第12図（ａ），（ｂ），（ｃ）は外乱を取り除いたフォ
ーカスエラー信号を形成するための説明波形図、 第13図はフォーカスもれ信号成分を形成するためのブロ
ック図、 第14図（ａ），（ｂ）は外乱のある場合のフォーカスエ
ラー信号とドライブ信号の波形図、 第15図（ａ），（ｂ）は外乱をキャンセルしたときのフ
ォーカスエラー信号とドライブ信号の波形図、 第16図（ａ），（ｂ）は非点収差法の説明図と，光検出
器のスポットの形状図、 第17図はグルーブによる０次光，及び±１次光の干渉を
示す説明図、 第18図は光検出器上に照射される０次光，及び１次光の
スペクトラム分布の一例を示す反射光のパターン図であ
る。 図中、１は光電変換部の伝達要素、２は焦点演算，位相
補償を行いドライブ信号を形成する伝達要素、３は対物
レンズのアクチュエータの伝達要素、4a,4bは加算回
路、６はフォーカスもれ信号成分を形成するブロック、
7a,7bは同期検波器、8a,8bは乗算回路、Ｒ（ｓ）は目標
値、Ｅ（ｓ）はフォーカスエラー信号、Ｄ（ｓ）はドラ
イブ信号、Ｗ（ｓ）は外乱、TEはトラッキングエラー信
号、FEはフォーカスエラー信号、RFは和信号である。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．光ディスクからの反射光を検知してフォーカスエラ
ー信号とトラッキングエラー信号とRF信号を生成する光
検出手段と、 上記トラッキングエラー信号のゼロクロス点を検出する
第１のゼロクロス検知手段と、 上記RF信号のゼロクロス点を検出する第２のゼロクロス
検知手段と、 上記トラッキングエラー信号の極性を検出する第１の判
定手段と 上記RF信号の極性を検出する第２の判別手段と、 上記第１のゼロクロス検知手段からの出力信号と上記第
２の判別手段からの出力信号に基づいてサンプリングパ
ルスを発生する第１のサンプリングパルス発生手段と、 上記第２のゼロクロス検知手段からの出力信号と上記第
１の判別手段からの出力信号に基づいてサンプリングパ
ルスを発生する第２のサンプリングパルス発生手段と、 上記第１のサンプリングパルス発生手段からのサンプリ
ングパルスに基づいて上記フォーカスエラー信号をサン
プリングし、周期関数信号β（ω）を出力する第１のサ
ンプリング手段と、 上記第２のサンプリングパルス発生手段からのサンプリ
ングパルスに基づいて上記フォーカスエラー信号をサン
プリングし、周期関数信号α（ω）を出力する第２のサ
ンプリング手段と、 上記RF信号の振幅を一定にする第１の振幅一定制御手段
と、 上記トラッキングエラー信号の振幅を一定にする第２の
振幅一定制御手段と、 上記第１のサンプリング手段の出力に上記第１の振幅一
定制御手段によって振幅が一定にされたRF信号を乗算す
る第１の乗算手段と、 上記第２のサンプリング手段の出力に上記第２の振幅一
定制御手段によって振幅が一定にされたトラッキングエ
ラー信号を乗算する第２の乗算手段と、 上記第１及び第２の乗算手段の乗算結果を加算する加算
手段と、 フォーカスサーボループに上記加算手段の加算結果を重
畳するために開閉するスイッチング手段と、 上記加算手段からの加算結果をトラッキングオフ時に上
記フォーカスサーボループに注入するように上記スイッ
チング手段を制御する制御手段とを備えていることを特
徴とする光ディスク装置。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60286917A JP2786181B2 (ja) | 1985-12-21 | 1985-12-21 | 光ディスク装置 |
| CA000524747A CA1263749A (en) | 1985-12-21 | 1986-12-08 | Method and apparatus for focusing servo control |
| US06/939,614 US4747089A (en) | 1985-12-21 | 1986-12-09 | Method and apparatus for focusing servo control |
| DE8686309936T DE3680193D1 (de) | 1985-12-21 | 1986-12-18 | Verfahren und geraet zur fokussierservoregelung. |
| AT86309936T ATE65141T1 (de) | 1985-12-21 | 1986-12-18 | Verfahren und geraet zur fokussierservoregelung. |
| EP86309936A EP0227445B1 (en) | 1985-12-21 | 1986-12-18 | Methods of and apparatus for focusing servo control |
| KR1019860010944A KR950014831B1 (ko) | 1985-12-21 | 1986-12-19 | 집속 제어 방법 및 장치 |
| SG76394A SG76394G (en) | 1985-12-21 | 1994-06-08 | Methods of and apparatus for focusing servo control. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60286917A JP2786181B2 (ja) | 1985-12-21 | 1985-12-21 | 光ディスク装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62146439A JPS62146439A (ja) | 1987-06-30 |
| JP2786181B2 true JP2786181B2 (ja) | 1998-08-13 |
Family
ID=17710646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60286917A Expired - Lifetime JP2786181B2 (ja) | 1985-12-21 | 1985-12-21 | 光ディスク装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0227445B1 (ja) |
| JP (1) | JP2786181B2 (ja) |
| KR (1) | KR950014831B1 (ja) |
| AT (1) | ATE65141T1 (ja) |
| CA (1) | CA1263749A (ja) |
| DE (1) | DE3680193D1 (ja) |
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| JP2642672B2 (ja) * | 1988-06-29 | 1997-08-20 | 富士通株式会社 | 光ディスク装置 |
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-
1985
- 1985-12-21 JP JP60286917A patent/JP2786181B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-12-08 CA CA000524747A patent/CA1263749A/en not_active Expired
- 1986-12-09 US US06/939,614 patent/US4747089A/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-12-18 DE DE8686309936T patent/DE3680193D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1986-12-18 EP EP86309936A patent/EP0227445B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-12-18 AT AT86309936T patent/ATE65141T1/de not_active IP Right Cessation
- 1986-12-19 KR KR1019860010944A patent/KR950014831B1/ko not_active IP Right Cessation
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| CA1263749A (en) | 1989-12-05 |
| EP0227445A2 (en) | 1987-07-01 |
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