JP4240041B2 - トラッキング制御装置およびトラッキング制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ディスクに照射される光ビームのトラッキング制御に関し、特に１ビーム法においてプッシュプル法を用いて生成されるトラッキングエラー信号に生じるオフセットをキャンセルするトラッキング制御装置およびトラッキング制御方法に関する。

光ディスクに記録された信号を再生する光ディスク装置は、光ビームを集束して光ディスクの信号面に照射し、その戻り光を受光して再生信号とサーボ用の誤差（エラー）信号を出力する光学ピックアップを備えている。

光ディスク装置のスピンドルに装着されて回転駆動される光ディスクには、センターホールの偏心やチャッキング時に生じる偏心などによる半径方向の振れや、反りや厚みむらなどによる光軸方向の振れが常に生じている。このため、光学ピックアップは、回転駆動に伴う光ディスクの振れに追随して、光ビームの集光点が常に信号面のトラック上に照射されるように制御を行っている。

例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）は、トラックピッチが１．６μｍとされており、これに対して光ビームの集光点がトラックから±０．１μｍ程度の範囲になるようにトラッキング制御されている。また、信号面の光軸方向の振れ幅が±０．５ｍｍ程度まで許容されており、これに対して集光点が信号面から±１μｍ程度の範囲になるようにフォーカス制御されている。

このような光ビームの照射位置の制御は、制御信号に応じて光学ピックアップの光学系の一部をアクチュエータで微動させることなどにより行われる。この制御信号は、光ディスクからの戻り光から得られるトラッキングエラー信号やフォーカスエラー信号であり、これらをサーボ系に供給することにより上記の制御が行われる。

上述のトラッキングエラー信号を得るための代表的な方法として、３ビーム法と１ビーム法が用いられている。

３ビーム法は、光ディスクに照射される光ビームの往路に回折格子（グレーティング）を配置して、主ビーム（０次光）と２つの副ビーム（±１次光）からなる３本の光ビームを発生させ、２つの副ビームをトラッキングエラーの検出に用いる方法である。この方法では、主ビームを検出するための受光素子の両側に、２つの副ビームを検出するための受光素子を配置しておき、光ディスクのトラックに照射される主ビームの集光点のトラック位置からのずれ量に応じて発生する、副ビームの戻り光の変化からトラッキングエラー信号を得る。

これに対して、１ビーム法は、光ディスクに１本のビームを照射して、その戻り光からトラッキングエラー信号を得る方法である。この１ビーム法を用いる光学系では、３ビーム法を用いる場合に必要とされるグレーティングなどの光学素子を省略することができる。

図１５は、１ビーム法によりトラッキングエラー信号を得るようにされた光学ピックアップの光学系の一例を示している。

基板２１７上に構成された受発光素子２１０の発光素子部であるレーザダイオード２１１からの光は、プリズム２１２の斜面２１２ａで反射され、ビームスプリッタ２２２および対物レンズ２２３で集光されて光ディスク２００に照射される。この集光された光スポット２２４は、光ディスク２００の信号面２００ａに位置するようにフォーカス制御される。

光ディスク２００からの戻り光は、再び対物レンズ２２３を通り、ビームスプリッタ２２２で、光検出器２２５に向かう光路と受発光素子２１０のプリズム２１２に向かう光路とに分離される。

受発光素子２１０の受光素子部は、それぞれ４分割された受光面をもつ光検出器２１３と２１５とを有して構成されており、プリズム２１２の斜面２１２ａから入射した戻り光は、光検出器２１３に入射するとともに、さらに反射されてプリズム２１２の上面２１２ｂで焦点２１４を結び、光検出器２１５にも入射する。

この光学系では、この受発光素子２１０の受光素子部によりフォーカスエラー信号ＦＥを得るようにされている。ここで、フォーカスエラー信号ＦＥは、以下の（１）式の演算により得られる。ただし、（１）式において、信号ａ〜信号ｄは光検出器２１３の４分割された受光面の各受光領域ａ〜ｄからの光検出信号であり、同様に信号ｅ〜信号ｇは光検出器２１５の４分割された受光面の各受光領域ｅ〜ｇからの光検出信号であるとする。

ＦＥ ＝ ｛(a＋d)−(b＋c)｝−｛(e＋h)−(f＋g)｝ （１）
一方、この光学系で、トラッキングエラー信号ＴＥは、上記の光検出器２１３，２１５、および光検出器２２５のいずれでも得ることができる。

例えば、光検出器２２５からトラッキングエラー信号ＴＥを得る場合には、受光面の左側受光領域からの光検出信号（ｉ＋ｊ）と、右側受光領域からの光検出信号（ｋ＋ｌ）との差である｛(i＋j)−(k＋l)｝が、プッシュプル信号ＰＰとして取り出される。なお、以下では、この光検出器２２５からトラッキングエラー信号ＴＥを得る場合を例として説明する。
図１６は、図１５に例示した、１ビーム法を用いる光学ピックアップの光検出器２１３，２１５および２２５の受光面の構成を示している。

これらの各光検出器の受光面は、一般に光ディスク２００のトラック方向に対して２以上に分割されており、ここでは４分割されている例を示している。例えば、光検出器２２５では、その受光面が、一端から順に、受光領域ｉ，受光領域ｊ，受光領域ｋ，受光領域ｌとされている。

そして、トラッキング制御に用いられるＥ信号は、この４分割された受光面の左側の２つの受光領域ｉからの信号と受光領域ｊからの信号との和（ｉ＋ｊ）として得られる。同様に、トラッキング制御に用いられるＦ信号は、この４分割された受光面の右側の２つの受光領域である受光領域ｋからの信号と受光領域ｌからの信号との和（ｋ＋ｌ）として得られる。通常は、このＥ信号とＦ信号との差動信号（Ｅ−Ｆ）が、プッシュプル信号ＰＰとしてトラッキング制御に用いられる。

ところで、上述したような光学系を用いて１ビーム法によりトラッキング制御を行う際に、対物レンズ２２３のみを移動すると、受光面が分割された光検出器の中心と戻り光の中心とが一致しなくなるため、図１６中の点線で示すように光検出器の受光面上でのスポットの入射位置が移動して、トラッキングエラー信号ＴＥにオフセットが発生してしまう。このため、トラックと光ビームとの位置関係を正しく制御できなくなり、光ディスクから再生されるＲＦが劣化してしまう場合もある。

そこで、対物レンズ２２３の移動量または光ディスク２００上の光スポット２２４の移動量に応じた移動量信号を用いて、このオフセットをキャンセルすることが行われている。

例えば、上記の移動量信号をＣＳＬとし、１ビーム法によりトラッキング制御のサーボ系の係数をＫとすると、光検出器２２５では、以下の（２）式によりトラッキングエラー信号ＴＥを得る。

ＴＥ ＝｛(i＋j)−(k＋l)｝− Ｋ × ＣＳＬ （２）
従来技術として、特許文献１、２が知られている。

特開平０８−１２４１８７号公報 特開平０６−０４４５８７号公報

ところが、従来のトラッキングサーボ系では、上記のサーボ係数Ｋが固定値であった。しかし、光ディスクや光学ピックアップの特性には、ばらつきがあるため、上記のＫの値がすべての光ディスクに対して最適にできなかった。

このため、１ビーム法を用いる光学ピックアップでは、トラッキングサーボの高精度化および信頼性の向上が困難であるという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するために行われたものであり、特性が異なる光ディスク毎にサーボ係数を設定することができ、サーボ系の精度および信頼性を向上させることができる、１ビーム法を用いるトラッキング制御装置およびトラッキング制御方法を提供することを目的としている。

上述の課題を解決するために提案する本発明のトラッキング制御装置は、案内溝が蛇行状に形成されている光ディスクに照射される光ビームの戻り光からのトラックウォブル信号を差動検出して得られるプッシュプル信号から、補正係数が乗算されたキャンセル信号を差し引くことにより、対物レンズの移動または光ディスク上での光ビームの照射位置の移動に応じて生じるトラッキングエラー信号のオフセットをキャンセルするトラッキング制御装置において、対物レンズの移動量または上記光ディスク上での光ビームの照射位置の移動量に応じて生じる移動量信号を検出する移動量信号検出手段と、上記移動量信号に乗算される補正係数を上記トラックウォブル信号の振幅に応じて設定する補正係数設定手段と、上記移動量信号に上記設定される補正係数を乗算してキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成手段と、上記プッシュプル信号から上記キャンセル信号を差し引いてトラッキングエラー信号を生成するトラッキングエラー信号生成手段とを備える。

また、上記の課題を解決するために提案する本発明のトラッキング制御方法は、案内溝が蛇行状に形成されている光ディスクに照射される光ビームの戻り光からのトラックウォブル信号を差動検出して得られるプッシュプル信号から、補正係数が乗算されたキャンセル信号を差し引くことにより、対物レンズの移動または光ディスク上での光ビームの照射位置の移動に応じて生じるトラッキングエラー信号のオフセットをキャンセルするトラッキング制御方法において、対物レンズの移動量または上記光ディスク上での光ビームの照射位置の移動量に応じて生じる移動量信号を検出する移動量信号検出工程と、上記移動量信号に乗算される補正係数を上記トラックウォブル信号の振幅に応じて設定する補正係数設定工程と、上記移動量信号に上記設定される補正係数を乗算してキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成工程と、上記プッシュプル信号から上記キャンセル信号を差し引いてトラッキングエラー信号を生成するトラッキングエラー信号生成工程とを有する。

以上の本発明によれば、光ディスクの特性ばらつきに対するトラッキングサーボの信頼性を向上させることができるトラッキング制御装置およびトラッキング制御方法を提供できる。

本発明によれば、プッシュプル信号のオフセット成分をキャンセルするためのキャンセル信号に補正係数として乗じられるサーボ係数の値を、規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰの振幅あるいはウォブルトラック信号の振幅に応じて適応的に設定するようにしたため、１ビーム法における光ディスク毎の特性ばらつきに対するサーボの精度および信頼性を向上させることができ、しかもトラッキングサーボの係数の設定を簡略化することができるトラッキング制御装置およびトラッキング制御方法を提供できる。

以下に、本発明のトラッキング制御装置およびトラッキング制御方法の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の一形態であるトラッキング制御装置の主要部の構成例を示すブロック図である。

このトラッキング制御装置は、光ディスクからの戻り光からプッシュプル信号を取り出してトラッキング制御を行うものである。

入力端子１１および１２には、光学ピックアップからのＥ信号およびＦ信号が入力される。そして、減算アンプ１３でこれらの差信号（Ｅ−Ｆ）が生成され、加算アンプ１４でこれらの和信号（Ｅ＋Ｆ）が生成される。

そして、除算回路２０は、信号（Ｅ−Ｆ）を信号（Ｅ＋Ｆ）で除算して、その結果の信号（Ｅ−Ｆ）／（Ｅ＋Ｆ）を信号振幅検出回路３０に送る。

ここで、上記の信号（Ｅ−Ｆ）は、光ディスクからの戻り光を、分割された受光面を有する受光素子で差動検出して得たプッシュプル信号ＰＰに相当する信号であり、これを和信号（Ｅ＋Ｆ）で除算した信号(Ｅ−Ｆ)／(Ｅ＋Ｆ)は、規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰに相当する。

信号振幅検出回路３０は、除算回路２０からの規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰの振幅を検出する。なお、このための具体的な回路例については後述する。この信号振幅検出回路３０からの振幅検出信号（振幅値）は、Ａ／Ｄ変換回路４０でデジタル信号に変換されて、係数算出回路５０に送られる。

係数算出回路５０は、規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰの振幅に応じてトラッキングサーボ系の係数（ゲイン）Ｋを設定するためのものであり、後述する乗算アンプ８０に係数（ゲイン）制御情報を送る。この係数算出回路５０は、マイクロコンピュータなどにより構成される。

一方、前述したように、プッシュプル信号ＰＰを用いるトラッキング制御では、光学ピックアップの対物レンズの移動量または光ディスク上の光スポットの移動量に応じてプッシュプル信号ＰＰに生じるオフセット成分をキャンセルしなければ、トラッキング制御を正しく行えないという問題があった。

このため、対物レンズの移動量または光ディスク上の光スポットの移動量に応じた移動量信号に、適当な補正係数を乗じて、オフセットをキャンセルするための信号（以下では、単にキャンセル信号という。）を生成する必要がある。

トップホールド回路６５，６６および減算アンプ７０は、この移動量信号を生成する部分である。

入力端子１１から入力されるＥ信号のピークレベルがトップホールド回路６５でホールドされる。同様に、入力端子１２から入力されるＦ信号のピークレベルがトップホールド回路６６でホールドされる。そして、このＥ信号のトップホールド値とＦ信号のトップホールド値とが、減算アンプ７０で減算されてキャンセル信号を生成するための移動量信号ＣＳＬとされる。なお、この移動量信号ＣＳＬは、光ディスク上でのトラックと光スポットとのずれ量そのものを表すものではない。
そして、乗算アンプ８０で、この移動量信号ＣＳＬに、係数値算出回路５０で設定されたサーボ係数Ｋが乗算され、減算アンプ９０に送られる。

一方、減算アンプ７１では、上記のＥ信号とＦ信号とが減算されて、プッシュプル信号ＰＰに相当する信号（Ｅ−Ｆ）が生成される。

そして、減算アンプ９０で、上記のプッシュプル信号ＰＰから、サーボ係数Ｋが乗算された移動量信号ＣＳＬ信号が減算され、いわゆるトップホールドプッシュプル（ＴＰＰ）信号として出力される。

図２は、このトップホールドプッシュプル信号ＴＰＰについて模式的に示している。すなわち、上記のＥ信号およびＦ信号は、ピークレベルが一定にホールドされた信号とされる。光ディスクが、例えばコンパクトディスク（ＣＤ）である場合には、記録ピットが形成されていないミラー面からの戻り光の強度が最大となり、トップレベルを与えることになる。

図３は、規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰの振幅を検出するための信号振幅検出回路３０の一例を示している。

この信号振幅検出回路には、光学ピックアップからのプッシュプル信号ＰＰ＝｛(i＋j)−(k＋l)｝と、総和信号（i＋j＋k＋l）とが入力される。前述したように、このプッシュプル信号ＰＰは信号（Ｅ−Ｆ）に相当し、総和信号は信号（Ｅ＋Ｆ）に相当する。

除算回路２０では、減算アンプ１３からの信号｛(i＋j)−(k＋l)｝が、加算アンプ１４からの信号（i＋j＋k＋l）で除算され、その結果の規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰ＝｛(i＋j)−(k＋l)｝／（i＋j＋k＋l）が、トップホールド回路３２とボトムホールド回路３３とに送られる。

そして、トップホールド回路３２でホールドされたトップ値と、ボトムホールド回路３３でホールドされたボトム値とが、減算アンプ３４で減算されてＤＣレベル検出回路３５に送られる。

ＤＣレベル検出回路３５では、減算アンプ３４からの、ＮＰＰ信号のトップホールド値とボトムホールド値との差の信号から、規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰの振幅に応じたＤＣレベルが検出される。なお、このＤＣレベル検出回路は、アナログ／デジタル変換回路等で構成され、計測値は半導体メモリ等に一時的に格納される。

なお、上記のような信号振幅検出回路３０の他に、規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰをアナログ／デジタル変換して信号のピーク値とボトム値の平均値の差を計測するようにしてもよい。

図４は、図３の信号振幅検出回路におけるトップホールド回路３２およびボトムホールド回路３３の構成例を示している。
図４（ａ）は、トップホールド回路の一例を示している。規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰは、端子３８から入力され、抵抗Ｒ１および順方向に配置されたダイオードＤ１を介して容量Ｃ１を充電する。このとき、容量Ｃ１はＮＰＰ信号ＰＰの最大（ピーク）電圧にまで充電され、その両端の電圧がＮＰＰ信号の振幅のピーク値に保持される。

この容量Ｃ１の両端の電圧を、演算アンプ４５に入力することにより、端子３８から入力されるＮＰＰ信号の最大振幅に応じた出力が端子３９から得られる。

ここで、容量Ｃ１から見たダイオードＤ１の逆方向抵抗と演算アンプ４５の入力インピーダンスとは、いずれも十分大きいので、容量Ｃ１に保持されている電荷は、容量Ｃ１と並列に接続されている抵抗Ｒ２を介して放電する。このため、抵抗Ｒ１、および容量Ｃ１と抵抗Ｒ２の積Ｃ１・Ｒ２として与えられる時定数は、入力されるＮＰＰ信号の周波数に対して適当になるように決定される。

図４（ｂ）は、ボトムホールド回路の一例を示している。この構成は、上記のトップホールド回路の構成と同様であるが、ダイオードＤ２の向きがトップホールド回路の場合とは逆になっている。

すなわち、ＮＰＰ信号が入力される端子３８には、抵抗Ｒ３および逆方向に配置されたダイオードＤ２を介して容量Ｃ２が接続されており、端子３８に入力されるプッシュプル信号ＰＰの電圧が容量Ｃ２の両端の電圧よりも低いときには、容量Ｃ２がダイオードＤ２および抵抗Ｒ３を介して放電する。従って、容量Ｃ２の両端の電圧がＮＰＰ信号の振幅のボトム値に保持される。この容量Ｃ２の両端の電圧を、演算アンプ４６に入力することにより、端子３８から入力されるプッシュプル信号ＰＰの最小振幅に応じた出力が端子４１から得られる。

なお、上記の回路のトップホールド特性およびボトムホールド特性は、各光ディスクおよび各光学ピックアップで得られるプッシュプル信号あるいはトラックウォブル信号の振幅を検出するのに最適なように選択される。

次に、規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰの振幅を検出するための信号振幅検出回路３０の別の構成例について説明する。

図５は、規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰの振幅を検出するための信号振幅検出回路３０の別の構成例を示している。

この回路では、除算回路２０で規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰのＤＣ成分を、ＤＣ除去回路３６により除去する。そして、トップホールド回路３３でトップホールドされた値を、演算アンプ３７で２倍することにより、ＤＣレベル検出回路３５で振幅値を得る。

このように、トップホールド回路とボトムホールド回路とを用いることなく、トップホールド値２倍してＮＰＰ信号の振幅を求めてもよい。

図６は、以上説明した信号振幅検出回路に用いられるＤＣ除去回路３６の構成例を示している。

規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰは、端子４２から入力され、容量Ｃ３でその直流分が阻止される。そして、抵抗Ｒ５を介して、その一端の電圧が演算アンプ４７に入力される。これにより、直流分が除去されて所定のゲインが乗じられた規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰが、端子４３から出力される。

なお、このＤＣ成分除去回路の特性は、各光ディスクおよび各光学ピックアップで得られるプッシュプル信号あるいはトラックウォブル信号の振幅を検出するのに最適なように選択される。

また、ここでは、高域通過型フィルタを構成するＤＣ除去回路を例示しているが、この他にプッシュプル信号ＰＰまたは後述するトラックウォブル信号成分ＴＷを通過させる特性を有する帯域通過型フィルタを用いることもできる。

次に、本発明のトラッキング装置の別の実施の形態について説明する。

図７は、本発明の実施の一形態としてのトラッキング制御装置の主要部の別の構成例を示すブロック図である。

このトラッキング制御装置は、光ディスクに蛇行状に形成された案内溝を有する光ディスクからの戻り光からプッシュプル信号ＰＰを検出し、そのプッシュプル信号ＰＰのオフセットを除去してトラッキングエラー信号を得るようにされたものである。

入力端子１１１および１１２には、光学ピックアップからの、Ｅ信号およびＦ信号が入力される。そして、減算アンプ１１３ではこれらの差信号（Ｅ−Ｆ）が生成され、加算アンプ１１４ではこれらの和信号（Ｅ＋Ｆ）が生成される。

そして、除算回路１２０は、信号（Ｅ−Ｆ）を信号（Ｅ＋Ｆ）で除算して、その結果の信号である規格化されたプッシュプル信号（Ｅ−Ｆ）／（Ｅ＋Ｆ）を信号振幅検出回路１３０に送る。なお、ここでは、トラックウォブル信号ＴＷを差動検出したものが、プッシュプル信号に相当する。

信号振幅検出回路１３０は、除算回路１２０からのトラックウォブル信号ＴＷの振幅を検出する。この信号振幅検出回路１３０には、前述した信号振幅回路３０の具体例として示したものと同様の回路を用いることができる。この信号振幅検出回路１３０からの振幅値は、Ａ／Ｄ変換回路１４０でデジタル信号に変換されて、係数算出回路１５０に送られる。

係数算出回路１５０は、トラッキングサーボ係の係数Ｋｗをトラックウォブル信号ＴＷの振幅に応じて制御するためのものであり、後述するゲイン制御アンプ１８０に係数（ゲイン）制御情報を送る。この係数算出回路１５０は、マイクロコンピュータなどにより構成される。

一方、前述したように、１ビーム法におけるプッシュプル法によるトラッキング制御では、対物レンズ１２３の移動量または光ディスク２００上の光スポット２２４の移動量に応じた移動量信号を用いて、プッシュプル信号のオフセットをキャンセルする必要がある。

バンドパスフィルタ１６３および１６４，トップホールド回路１６５および１６６，減算アンプ１７０は、この移動量信号を生成する部分である。

入力端子１６１から入力されるａ信号は、バンドパスフィルタ１６３を介してトップホールド回路１６５に送られ、ピークレベルがホールドされる。同様に、入力端子１６２から入力されるｄ信号は、バンドパスフィルタ１６４を介してトップホールド回路１６６に送られ、ピークレベルがでホールドされる。そして、トップホールド回路１６５および１６６からのトップホールド値が、減算アンプ１７０で減算されて、キャンセル信号を生成するための移動量信号ＣＳＬとされる。なお、上記のａ信号およびｄ信号は、受光面が４分割された光検出器の両端の受光領域ａおよび受光領域ｄからのトラックウォブル信号であり、光ディスクのウォブルトラックが形成された光ディスクからの戻り光を差動検出した信号である。

また、上記のバンドパスフィルタ１６３，１６４の通過帯域の中心周波数は、光ディスクのトラックのウォブリングの周波数である約２２ｋＨｚにされている。

そして、減算アンプ１７０で、トップホールド回路１６５からのトップホールドされたａ信号と、トップホールド回路１６６からのトップホールドされたｄ信号とが、減算されて移動量信号ＣＳＬが生成される。なお、前述したように、上記の移動量信号ＣＳＬは、光ディスク上でのトラックと光スポットとのずれ量そのものを表すものではない。

そして、ゲイン制御アンプ１８０で、この移動量信号ＣＳＬに、係数値算出回路１５０で設定されたサーボ係数Ｋｗが乗算され、減算アンプ１９０に送られる。

そして、減算アンプ１９０で、前記のプッシュプル信号から、サーボ係数Ｋｗが乗算された移動量信号ＣＳＬ信号が減算され、トラックのウォブル振幅に応じたプッシュプル信号ＷＰＰとして出力される。

図８は、光ディスクに形成されたウォブルトラックの形状を模式的に示している。

案内溝が蛇行（ウォブル）されて形成された光ディスク３００のトラック（ウォブルトラック）３０１に照射される光スポット２２４の戻り光の強度がこのウォブルに応じて変調されることにより、プッシュプル信号ＰＰを得ることができる。

このようなウォブルトラックは、例えば、記録可能な光磁気ディスクに用いられている。具体例としては、前述のようにウォブル周波数が２２ｋＨｚとされ、トラックピッチが１．６μｍ，ウォブルの振幅が０．０３μｍとされた、直径６４ｍｍの光磁気ディスクがある。このウォブルトラックを形成することにより、光ディスク上に、記録／再生される信号のアドレスを形成することできる。

図９は、トラックウォブル信号ＴＷの振幅を検出するための振幅検出回路１３０の一例を示している。

この振幅検出回路１３０は、前述の振幅検出回路３０と同様のものであるが、ウォブルトラックからの戻り光を差動検出して得るトラックウォブル信号ＴＷとしてプッシュプル信号を得るようにされている点が異なっている。

この信号振幅検出回路１３０には、光学ピックアップからのプッシュプル信号｛(i＋j)−(k＋l)｝と、総和信号（i＋j＋k＋l）とが入力される。このプッシュプル信号は信号（Ｅ−Ｆ）に相当し、総和信号は信号（Ｅ＋Ｆ）に相当する。

除算回路１２０では、減算アンプ１１３からの信号｛(i＋j)−(k＋l)｝が、加算アンプ１１４からの信号（i＋j＋k＋l）で除算され、その結果の｛(i＋j)−(k＋l)｝／（i＋j＋k＋l）がトップホールド回路１３２とボトムホールド回路１３３とに送られる。

そして、トップホールド回路１３２でホールドされたトップ値と、ボトムホールド回路１３３でホールドされたボトム値とは、減算アンプ１３４で減算される。

そして、このトラックウォブル信号ＴＷは、ＤＣレベル検出回路１３５に送られ、その振幅に応じたＤＣレベルが検出される。

図１０は、トラックウォブル信号ＴＷの振幅を検出するための信号振幅検出回路１３０の別の一例を示している。

この回路では、除算回路１２０で規格化された、ウォブルトラックからのプッシュプル信号のＤＣ成分を、ＤＣ除去回路１３６により除去する。そして、トップホールド回路１３３でトップホールドした値を、演算アンプ１３７で２倍することにより、ＤＣレベル検出回路１３５で振幅値を得る。このように、トップホールド回路とボトムホールド回路とを用いることなく、トップホールド値を２倍してトラックウォブル信号ＴＷの振幅を求めてもよい。

次に、本発明のトラッキング制御方法の実施の形態について説明する。

前述した、本発明に係るトラッキング制御装置において、光ディスク毎に最適となるように設定されるサーボ係数Ｋは、例えば光検出器２２５に入射する全光量で規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰの振幅値の関数である。

この規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰは、以下の（３）式で与えられる。

ＮＰＰ ＝｛(i＋j)＋(k＋l)｝／（i＋j＋k＋l） （３）
また、最適トラッキングエラー信号ＴＥは、以下の（４）式または（５）式で与えられる。

ＴＥ＝(i＋j)＋(k＋l)｝− Ｋ(ＮＰＰ) ×ＣＳＬ （４）
ＴＥ＝(i＋j)＋(k＋l)｝/(i＋j＋k＋l)−Ｋ(ＮＰＰ)×ＣＳＬ （５）
つまり、光ディスク毎に最良のトラッキングエラー信号ＴＥを得るためには、光ディスク毎にＮＰＰ値を求めればよいことになる。

なお、この規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰの振幅値の検出は、前述したように、トラッキングサーボをかけない状態で、規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰのトップレベルとボトムレベルをそれぞれホールドした信号の差動値として、または規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰからＤＣ成分を除去した後の信号のトップレベルをホールドした値から得ることができる。

一方、ウォブルトラックが形成された光ディスクでは、トラッキングサーボをかけた状態でトラッキングサーボの係数Ｋｗを得ることができる。

ウォブルトラック信号ＴＷは、以下の（６）式で与えられる。

Ｔｗ ＝｛(i＋j)＋(k＋l）}／(i＋j＋k＋l) （６）
また、光ディスク毎に最良のトラッキングサーボの係数Ｋｗはウォブルトラック信号ＴＷの関数値であるので、光ディスクに対して最良のトラッキングエラー信号ＴＥは、以下の（７）式または（８）式の演算により求められる。

ＴＥ＝{(i＋j)＋(k＋l)}−ＴＷ（Ｔｗ）×ＣＳＬ （７）
ＴＥ＝{(i＋j)＋(k＋l)}/(i＋j＋k＋l)−ＴＷ（Ｔｗ）×ＣＳＬ （８）
図１１は、以上説明した本発明に係るトラッキング制御方法により、トラッキング制御を行う際の主な信号の流れを示す機能ブロック図である。

まず、光ディスクから得られるプッシュプル信号ＰＰの振幅またはウォブルトラック信号ＴＷの振幅が、信号振幅検出手段２３０で求められる。

これらの振幅値は、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換手段２４０でデジタル信号に変換され、マイクロコンピュータ２５０に取り込まれる。

このマイクロコンピュータ２５０は、トラッキングサーボの係数ＫまたはＫｗを算出するための手段であり、Ａ／Ｄ変換手段２４０を介して入力されるプッシュプル信号ＰＰの振幅値またはウォブルトラック信号ＴＷの振幅値に応じて、ゲイン制御信号により後述する乗算器２８０を制御する。また、上記の振幅値とマイクロコンピュータ２５０で算出されたトラッキングサーボの係数値Ｋ（Ｋｗ）とは、光ディスク毎に求められる値であり、メモリ２５５に格納されて少なくとも光ディスクが掛け替えられるまでの間は保持される。なお、ここで得られたサーボ係数は、レベルホールド回路で値をホールドし、サーボ回路に統括して指示を出すようにしてもよい。そして、保持されるサーボ係数の値は、マイコン等からの指示がない限り変更や更新をされない。

なお、１ビーム法によるトラッキングのための最良のサーボ係数Ｋを算出するための関数であるＫ（ＮＰＰ）またはＫｗ（Ｔｗ）は、光ディスクの種類ごとに、かつ、再生時／記録時ごとに存在するため、複数の関数が電気回路またはソフトウェアにより構成される。

乗算器２８０は、マイクロコンピュータ２５０からのゲイン制御信号に応じて、ＣＳＬ信号にサーボ係数の値Ｋ（ＮＰＰ）またはＫｗ（ＴＷ）を乗算する。このＣＳＬ信号は、前述したように、光学ピックアップの対物レンズの移動量または光ディスク上の光スポットの移動量に応じた信号である。

そして、減算器２９０で、プッシュプル信号ＰＰから、上記のサーボ係数の値が乗算されたＣＳＬ信号が減算されて、トラッキングエラー信号２９０として出力される。

図１２は、上記の規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰの振幅値に対するＫｗ値の変化を表す関数の一例である。

このように、規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰの振幅値に応じて、サーボ係数Ｋの値が変化する。

図１３は、本発明に係るトラッキング制御方法により、規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰを用いてサーボ係数Ｋを制御する基本的な処理手順を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１では、フォーカスサーボがオンされて、光ディスクに照射される光ビームが、光ディスクの信号面上に合焦するようにされる。このとき、トラッキングサーボはオンされておらず、光ディスク上に合焦制御されている光スポットは、まだトラックに追従しない。

次に、ステップＳ２で、規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰの振幅が検出される。ここでは、前述したように、トップホールド回路やボトムホールド回路などのレベルホールド回路を用いてレベルホールド信号をＡ／Ｄ変換した後に２値化する方法や、規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰをＡ／Ｄ変換した後に２値化した信号値から検出する方法などが用いられる。

次に、ステップＳ３で、検出された規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰの振幅値から、最適なトラッキング信号ＴＥを得られるサーボ係数Ｋが算出される。ここで、最適なトラッキング信号ＴＥとは、光学ピックアップ、光ディスク、トラッキング制御方式などの違いや、他の光ディスクに信号を記録／再生するように考慮された環境に対して、トラックずれが最も小さくなるトラッキングエラー信号である。そして、このサーボ係数Ｋは、前述のような、予め求めておいた関数を用いて、マイクロコンピュータや演算プロセッサ等により演算を行うことにより求められる。なお、上記の関数は、規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰの振幅値に対する最適係数値を、予め計測したり、光学系のシミュレーション等によって得ることができる。

次に、ステップＳ４で、算出されたサーボ係数の値ＫがＣＳＬ信号に乗算される。このＣＳＬ信号は、前述したように、光学ピックアップの対物レンズの移動量または光ディスク上の光スポットの移動量に応じた信号である。また、この乗算は、ＣＳＬ信号を演算アンプに通し、サーボ係数の値に相当するアンプゲインをマイクロコンピュータ等から制御することにより行われる。

そして、ステップＳ５で、サーボ係数の値Ｋが乗算された（Ｋ倍された）ＣＳＬ信号がプッシュプル信号ＰＰから減算されて、最適なトラッキングエラー信号ＴＥを得るための規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰが生成される。ここで、上記のＫ倍されたＣＳＬ信号の極性は、対物レンズ移動時のプッシュプル信号ＰＰのオフセットの極性と同じであり、対物レンズ移動時のプッシュプル信号ＰＰのオフセットをキャンセルするようにされる。

以上の手順により、光ディスクからの全戻り光量で規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰの振幅レベルを用いてトラッキングサーボの係数を設定する処理を終了する。

次に、本発明に係るトラッキング制御方法により、ウォブルトラック信号の振幅を用いてサーボ係数Ｋｗを制御する基本的な処理手順について説明する。

図１４は、本発明に係るトラッキング制御方法により、ウォブルトラック信号ＴＷを用いてサーボ係数Ｋｗを制御する基本的な処理手順を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１１では、フォーカスサーボがオンされて、光ディスクに照射される光ビームが、光ディスクの信号面上に合焦するようにされる。このとき、トラッキングサーボはオンされておらず、光ディスク上で合焦制御されている光スポットは、まだトラックに追従しない。

次に、ステップＳ１２で、トラッキングサーボがオンされ、光ディスク上で合焦制御されている光スポットが、トラックに追従するように制御される。このとき、プッシュプル信号ＰＰ、または仮のサーボ係数の値を設定したＷＰＰ信号またはＴＰＰ信号を用いてトラッキングサーボをかける。

次に、ステップＳ１３で、トラッキング制御された状態でのプッシュプル信号演算によりウォブルトラック信号ＷＴの振幅が検出される。ここでは、前述したように、トップホールド回路やボトムホールド回路などのレベルホールド回路を用いてレベルホールド信号をＡ／Ｄ変換した後に２値化する方法や、規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰをＡ／Ｄ変換した後に２値化した信号値から検出する方法が用いられる。

次に、ステップＳ１４で、検出されたウォブルトラック信号ＴＷの振幅値から、最適なトラッキング信号ＴＥを得られるサーボ係数Ｋｗが算出される。ここで、最適なトラッキング信号ＴＥとは、光学ピックアップ、光ディスク、トラッキング制御方式などの違いや、他の光ディスクに信号を記録／再生するように考慮された環境に対して、トラックずれが最も小さくなるトラッキングエラー信号である。そして、このサーボ係数Ｋｗは、予め求めておいた関数を用いて、マイクロコンピュータや演算プロセッサ等により演算を行うことにより求められる。なお、上記の関数は、ウォブルトラック信号ＴＷの振幅値に対する最適係数値を、予め計測したり、光学系のシミュレーション等によって得ることができる。

次に、ステップＳ１５で、算出されたサーボ係数の値ＫｗがＣＳＬ信号に乗算される。このＣＳＬ信号は、前述したように、光学ピックアップの対物レンズの移動量または光ディスク上の光スポットの移動量に応じた信号である。また、この乗算は、ＣＳＬ信号を演算アンプに通し、サーボ係数の値に相当するアンプゲインをマイクロコンピュータ等から制御することにより行われる。

そして、ステップＳ１６で、サーボ係数の値Ｋｗが乗算された（Ｋｗ倍された）ＣＳＬ信号がプッシュプル信号ＰＰから減算されて、最適なトラッキングエラー信号ＴＥを得るためのプッシュプル信号ＷＰＰが生成される。ここで、上記のＫｗ倍されたＣＳＬ信号の極性は、対物レンズ移動時のプッシュプル信号のオフセットの極性と同じであり、対物レンズ移動時のプッシュプル信号のオフセットをキャンセルするようにされる。

以上の手順により、ウォブルトラック信号の振幅レベルを用いてトラッキングサーボの係数を設定する処理を終了する。

なお、以上説明した本発明の実施の形態では、図１６に例示の光学系において光検出器２２５を使用してトラッキング制御を行う場合を想定して説明したが、例えば、図１６の光検出器２１３，２１５のように、光ディスクで反射されてきた光スポットの１回回折光分布を２つに分けるように光検出器が配置された受光手段を用いることにより同様の効果を得ることもできる。なお、これらの光検出器の受光面の分割方向と、光ディスク上のトラックとのなす角は、必ずしも平行である必要はなく、平行から４５度程度の角度まで十分に動作する。

本発明の実施の形態によれば、プッシュプル信号のオフセット成分をキャンセルするためのキャンセル信号に補正係数として乗じられるサーボ係数の値を、規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰの振幅あるいはウォブルトラック信号の振幅に応じて適応的に設定するようにしたため、１ビーム法における光ディスク毎の特性ばらつきに対するサーボの精度および信頼性を向上させることができ、しかもトラッキングサーボの係数の設定を簡略化することができるトラッキング制御装置およびトラッキング制御方法を提供できる。

なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明に係るトラッキング制御装置の構成例を示す図である。 ＴＰＰ信号について説明するための図である。 規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰの振幅を検出するための信号振幅検出回路の一例を示す図である。 上記の信号振幅検出回路に用いられるトップホールド回路およびボトムホールド回路の一例を示す図である。 規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰの振幅を検出するための信号振幅検出回路の別の構成例を示す図である。 上記の信号検出回路のＤＣ除去回路の一例を示す図である。 本発明に係るトラッキング制御装置の別の構成例を示すブロック図である。 ウォブルトラックについて説明するための図である。 ウォブルトラック信号の振幅を検出するための振幅検出回路の一例を示す図である。 ウォブルトラック信号ＴＷの振幅を検出するための信号振幅検出回路の別の一例を示す図である。 本発明に係るトラッキング制御方法を適用するトラッキング制御装置の機能ブロック図である。 規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰの振幅値に対するサーボ係数Ｋの値の変化を表す関数の一例を示す図である。 本発明に係るトラッキング制御方法により、規格化されたプッシュプル信号ＮＰＰを用いてサーボ係数Ｋの値を制御する基本的な処理手順を示すフローチャートである。 本発明に係るトラッキング制御方法により、ウォブルトラック信号ＴＷを用いてサーボ係数Ｋの値を制御する基本的な処理手順を示すフローチャートである。 １ビーム法によりトラッキングエラー信号を得るようにされた光学ピックアップの光学系の一例を示す図である。 上記の光学系に用いられる光検出器の受光面の構成について説明するための図である。

符号の説明

１１，１２ 入力端子、 １３ 減算アンプ、 １４ 加算アンプ、 ２０ 除算回路、 ３０ 信号振幅検出回路、 ４０ Ａ／Ｄ変換回路、 ５０ 計数値算出回路、 ６５，６６ トップホールド回路、 ７０，７１ 減算アンプ、 ８０ 乗算アンプ、 ９０減算アンプ、 ９９ 出力端子

Claims (11)

1. 案内溝が蛇行状に形成されている光ディスクに照射される光ビームの戻り光からのトラックウォブル信号を差動検出して得られるプッシュプル信号から、補正係数が乗算されたキャンセル信号を差し引くことにより、対物レンズの移動または光ディスク上での光ビームの照射位置の移動に応じて生じるトラッキングエラー信号のオフセットをキャンセルするトラッキング制御装置において、
   対物レンズの移動量または上記光ディスク上での光ビームの照射位置の移動量に応じて生じる移動量信号を検出する移動量信号検出手段と、
   上記移動量信号に乗算される補正係数を上記トラックウォブル信号の振幅に応じて設定する補正係数設定手段と、
   上記移動量信号に上記設定される補正係数を乗算してキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成手段と、
   上記プッシュプル信号から上記キャンセル信号を差し引いてトラッキングエラー信号を生成するトラッキングエラー信号生成手段と
   を備えるトラッキング制御装置。
2. 上記戻り光を検出する光検出器への全入射光量に応じた総和信号で上記プッシュプル信号を除算して規格化するプッシュプル信号規格化手段をさらに備え、上記補正係数設定手段は上記規格化されたプッシュプル信号の振幅に応じて上記補正係数を設定する請求項１記載のトラッキング制御装置。
3. 上記補正係数設定手段は、上記規格化されたプッシュプル信号の振幅を変数とする関数値として上記補正係数を設定する請求項２記載のトラッキング制御装置。
4. 上記プッシュプル信号規格化手段は、上記照射される光ビームが光ディスク上のトラックを横断する際に生じる戻り光量の変化を上記トラック方向に対して２以上に分割された受光面を有する光検出器により検出して得るプッシュプル信号を、その光検出器からの総和信号で除算することにより上記規格化されたプッシュプル信号を得る請求項２記載のトラッキング制御装置。
5. 上記補正係数設定手段は、上記プッシュプル信号をトップホールドおよびボトムホールドすることにより、その振幅を検出する信号振幅検出手段を備える請求項１記載のトラッキング制御装置。
6. 上記補正係数設定手段は、上記プッシュプル信号をアナログ／デジタル変換した後の信号のピーク値の平均値とボトム値の平均値とから上記プッシュプル信号の振幅を検出する請求項１記載のトラッキング制御装置。
7. 上記補正係数設定手段は、上記トラックウォブル信号の振幅を変数とする関数値として上記補正係数を設定することを特徴とする請求項１記載のトラッキング制御装置。
8. 上記トラックウォブル信号は、上記照射される光ビームが光ディスク上で合焦するようにフォーカス制御され、かつ、トラッキング制御されている状態で検出される請求項１記載のトラッキング制御装置。
9. 上記補正係数設定手段は、上記トラックウォブル信号をトップホールドおよびボトムホールドすることにより、その振幅を検出する信号振幅検出手段を備える請求項１記載のトラッキング制御装置。
10. 案内溝が蛇行状に形成されている光ディスクに照射される光ビームの戻り光からのトラックウォブル信号を差動検出して得られるプッシュプル信号から、補正係数が乗算されたキャンセル信号を差し引くことにより、対物レンズの移動または光ディスク上での光ビームの照射位置の移動に応じて生じるトラッキングエラー信号のオフセットをキャンセルするトラッキング制御方法において、
    対物レンズの移動量または上記光ディスク上での光ビームの照射位置の移動量に応じて生じる移動量信号を検出する移動量信号検出工程と、
    上記移動量信号に乗算される補正係数を上記トラックウォブル信号の振幅に応じて設定する補正係数設定工程と、
    上記移動量信号に上記設定される補正係数を乗算してキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成工程と、
    上記プッシュプル信号から上記キャンセル信号を差し引いてトラッキングエラー信号を生成するトラッキングエラー信号生成工程と
    を有するトラッキング制御方法。
11. 上記補正係数は、上記トラックウォブル信号の振幅を変数とする関数値として設定される請求項１０記載のトラッキング制御方法。

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