JP4524903B2 - 光ディスクのオフトラック検出回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザの光を絞った光スポットを用いて、光ディスク上のトラックに信号を記録したり、あるいは記録した光ディスク上のトラックから信号を再生する光ディスク装置のなかで、特にアクセス，トラッキング引き込み時に必要な光スポットのオントラック、オフトラック状態の判別に用いる光ディスクのオフトラック検出回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ディスクのオフトラック検出回路は、たとえば特開平１１−６６５８０号公報に記載されたものなどが知られている。
【０００３】
図４は従来の光ディスクのオフトラック検出回路の構成の一例を示すブロック図、図５は図４における要部波形図を示す。図４において、光ディスク１はスピンドルモータ２で回転される。信号を記録し、または再生する光ヘッド３は、光源となる半導体レーザ４、半導体レーザ４から出た光ビームをは平行光に変換するコリメートレンズ５、コリメートレンズ５からの光ビームを反射させて１／４λ板に入射させる偏光ビームスプリッタ６、偏光ビームスプリッタ６からの光ビームを円偏光に変換し、対物レンズ８からの反射光を直線偏光に変換する１／４λ板７、１／４λ板７からの光ビームを光ディスク１上にスポットを集光する対物レンズ８、通常複数に分割され、光ディスク１で反射して１／４λ板７により直線偏光に変換された光を受光し電気信号に変換する光検出器９などで構成されている。
【０００４】
トラバース装置１０は光ヘッド３を、光ディスク１の半径方向、すなわちトラックを横切るように移動させる。演算回路５０は複数に分割された光検出器９の出力を、加算あるいは減算により、フォーカス誤差信号ＦＥ，トラッキング誤差信号ＴＥ，光量和信号１０１を発生させる。これらは既知の技術であるから、光量和信号１０１以外の信号と、その処理については説明を省略する。
【０００５】
光量和信号１０１は複数に分割された光検出器９の出力の総加算から得られる。低域通過フィルタ５１は光量和信号１０１の直流成分を抽出して出力信号１０９を出力する。比較器５２は光量和信号１０１と低域通過フィルタ５１の出力信号１０９とのレベルの大小を比較し、オフトラック検出信号１０５として出力する。
【０００６】
図５において、横軸は時間の経過を、時間ｔ１までと時間ｔ２以降は光ヘッド３からの光ビームがトラックに追従している状態を示し、時間ｔ１から時間ｔ２の間は光ヘッド３からの光ビームが光ディスク１上のトラックを横切るようにアクセスしている状態を示している。
【０００７】
以上のように構成された従来の光ディスクのオフトラック検出回路の動作について説明する。
【０００８】
まず、半導体レーザ４から出た光ビームはコリメートレンズ５により平行光に変換された後、偏光ビームスプリッタ６で反射され、１／４λ板７を通過して円偏光に変換され、対物レンズ８により絞り込まれ光ディスク１のトラック上に光スポットを結ぶ。光ディスク１で反射した光は、対物レンズ８を通った後、１／４λ板７により直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ６を通過して光検出器９に入射し電気信号に変換される。つぎに、演算回路５０で光検出器９の出力を加算し、光量和信号１０１として出力する。ここで、光ディスク１がコンパクトディスクのように凹凸のピットによって形成されたトラックの場合には、光量和信号には上記凹凸のピットによる再生信号成分が含まれるため、所定のエンベロープ検波を行い、光量和信号１０１として出力する。
【０００９】
つぎに、低域通過フィルタ５１で光量和信号１０１の直流成分を抽出する。抽出した直流成分は、光量和信号のほぼ中心を追従するレベルとなる。
【００１０】
つぎに、比較器５２で光量和信号１０１と低域通過フィルタ５１の出力信号１０９とのレベルの大小を比較し、オントラック状態がＨレベル、オフトラック状態がＬレベルとして、オフトラック検出信号１０５が出力される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このような光ディスクのオフトラック検出回路においては、アクセス時やトラッキング引き込み時に光スポットが横断する方向を判別するために正確なオントラック・オフトラックの検出が要求されているが、低域通過フィルタ５１の出力信号１０９には低域通過フィルタ５１のフィルタの時定数分の応答遅れがあるため、トラックに追従する状態からトラックを横断する状態になるアクセスへの開始時（ｔ１）に、低域通過フィルタ５１の出力信号１０９は実際の光量和信号１０１の直流成分に対して追従の遅れが生じて正確な検出ができなかった。
【００１２】
本発明は、アクセスの開始時においても正確なオントラック・オフトラックの検出を行う光ディスクのオフトラック検出回路を提供することを目的としてなされたものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の請求項１に記載の光ディスクのオフトラック検出回路は、光スポットを光ディスクのトラック上に追従させ信号を記録しまたは再生する光ヘッドと、前記光スポットが前記光ディスクのトラック上を横切るように、前記光ヘッドおよび上記記録媒体を相対的に駆動する駆動手段と、前記光ディスクからの反射光を受光する分割した光検出手段と、前記光検出手段の出力の加算、減算信号を出力する演算手段と、前記演算手段の出力から直流成分を除去する高域通過フィルタ手段と、前記駆動手段により光スポットが光ディスクのトラック上を横切るように前記光ヘッドおよび記録媒体を相対的に駆動する際に、所定時間、前記高域通過フィルタ手段に所定の値を設定するオフセット設定手段と、前記高域通過フィルタ手段の出力のトラッククロス成分と所定のレベルとを比較する比較手段とを備える構成としたものである。
【００１４】
また本発明の請求項２の構成は、請求項１記載のオフトラック検出回路において、前記高域通過フィルタ手段はディジタルフィルタとしたものである。
【００１５】
さらに本発明の請求項３記載のオフトラック検出回路は、請求項１または２の構成において、前記高域通過フィルタ手段は１次のＩＩＲ型のディジタルフィルタとしたものである。
【００１６】
これらの構成によって、アクセス開始時に光スポットが光ディスクのトラック上を横切るように光ヘッドおよび記録媒体を相対的に駆動する際に、光量和信号を帯域制限するフィルタ手段に、所定時間オフセット値を付加するので、アクセス開始時のフィルタ手段による応答遅れをなくすとともに、より高い遮断周波数に対してもより正確にオントラック・オフトラックの判別を行うという作用を有する。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の請求項１に記載の光ディスクのオフトラック検出回路は、光源からの光ビームを集光し光ディスク上に光スポットを形成する対物レンズと、前記光ディスクからの反射光を分割された複数領域で電気信号に変換する光検出器とを少なくとも有する光ヘッドと、前記光スポットが前記光ディスクのトラック上を横切るように、前記光ヘッドおよび前記光ディスクを相対的に駆動する駆動手段と、前記光ヘッドからの出力である電気信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器の出力を加算して光量和を出力する演算手段と、前記演算手段の出力から直流成分を除去する高域通過フィルタ手段と、前記駆動手段により前記光スポットが前記光ディスクのトラック上を横切るように前記光ヘッドおよび前記光ディスクを相対的に駆動する際に、所定時間、前記高域通過フィルタ手段において前記演算手段の出力に加算する所定の値を設定するオフセット設定手段と、前記高域通過フィルタ手段の出力と所定のレベルとを比較する比較手段とを備える構成としたものである。
【００１８】
Ａ／Ｄ変換器１１は光検出器９の出力をディジタル値に変換する。演算手段である演算回路１２はＡ／Ｄ変換器１１の出力を総加算し光量和信号１０１として出力する。
【００１９】
光量和信号１０１の直流成分を除去する高域通過フィルタ手段である高域通過フィルタ１６は、第１の加算器４１、第１の乗算器４２、遅延回路４３、第１の減算器４４、第２の乗算器４５、第２の加算器４６から構成され、所定の動作クロックで動作する１次のＩＩＲ型のディジタルフィルタである。
【００２０】
高域通過フィルタ１６の遅延回路４３の入力に第２の加算器４６で加算するオフセットデータ１０６を設定するオフセット設定手段であるオフセット設定回路１７は、オフセット値は式１に示すように、光スポットがトラックを横切っている状態の時の光量和信号のピークレベルとボトムレベルの差の１／２レベルに設定される。すなわち、前記ピークレベルがＸとボトムレベルがＹ、第２の乗算器４５の乗算係数をＡ、第１の乗算器４２の乗算係数をＢとすれば、
オフセット値＝｛（Ｘ−Ｙ）／２｝・｛１／（２Ａ・（Ｂ−１））｝…（式１）
である。
【００２１】
比較手段である比較器１８は、比較レベル１０８と高域通過フィルタ１６の出力信号１０７のレベルを比較し、オフトラック検出信号１０５を出力する。比較レベル１０８はゼロレベルである。
【００２２】
図２のオフセット設定回路１７において、クロック２０１は外部から高域通過フィルタ１６の動作クロック以下の周波数で入力される。第１のＤフリップフロップ３１は外部から入力されるクロック２０１の立ち上がりエッジでアクセス開始指令１０２をラッチする。第２のＤフリップフロップ３２はクロック２０１の立ち上がりエッジで第１のＤフリップフロップの出力をラッチする。インバータ３３はＤフリップフロップ３２の出力を反転させる。インバータ３３の出力と第１のＤフリップフロップ３１の出力との論理和演算を行うＯＲ回路３４の出力はアクセス開始指令１０２の立ち上がりでクロック２０１の１クロック分Ｈレベルのパルスを出力する。切り換えスイッチ３７はＯＲ回路３４の出力がＨレベルの時はオフセット値３５を、ＯＲ回路３４の出力がＬレベルの時はオールゼロのディジタル値３６に切り換えてオフセットデータ１０６として出力する。したがって、オフセットデータ１０６には、アクセス開始指令１０２の立ち上がりエッジに応じて、クロック２０１の１周期の間はオフセット値３５が出力され、それ以外の場合はオールゼロのディジタル値３６が出力される。
【００２３】
図３において、横軸は時間の経過を、時間ｔ１までと時間ｔ２以降は光ヘッド３からの光ビームがトラックに追従している状態を示し、時間ｔ１から時間ｔ２までの間は光ヘッド３からの光ビームを光ディスク１上のトラックを横切るようにアクセスしている状態を示している。アクセス開始指令１０２は、トラックへ追従している時はＬレベルで、アクセス開始時にクロック２０１の１パルス分以上の時間Ｈレベルとなる。光量和信号１０１は、演算回路１２から出力され、アクセス中はピークレベルがＸでボトムレベルがＹのトラッククロス成分が発生する。オフセットデータ１０６はオフセット設定回路１７から出力される。高域通過フィルタ１６の出力信号１０７は、実線は本実施の形態での動作波形、波線はオフセット設定回路１７からのオフセットの補正をしない場合の波形を示している。オフトラック検出信号１０５は、比較器１８の出力信号である。
【００２４】
以上のように構成された光ディスクのオフトラック検出回路について、以下その動作を説明する。
【００２５】
まず、定常時の動作について説明する。半導体レーザ４から出力された光ビームの反射光が光検出器９から電気信号として出力されるまでの動作は、従来例と同じであるため省略する。
【００２６】
複数に分割された光検出器９の出力信号を、Ａ／Ｄ変換器１１によりそれぞれディジタル信号に変換する。この場合Ａ／Ｄ変換器の数は複数の光検出器の数だけ用いてもよいが、コスト高になるので、１つの高速なＡ／Ｄ変換器で順次変換を行う。通常光ディスクではサーボ系のディジタル信号処理のサンプリング周波数は８８．２ｋＨｚで行うので、例えば４つの光検出器の処理を８８．２ｋＨｚのサンプリング周波数で処理するには、Ａ／Ｄ変換器を、その６〜８倍程度の周波数（７００〜８００ｋＨｚ）で動作させることにより、１つのＡ／Ｄ変換器で処理することができる。
【００２７】
次に演算回路１２により、Ａ／Ｄ変換回路の出力の総加算を行い光量和信号１０１として出力する。次に高域通過フィルタ１６により、光量和信号１０１の直流成分を除去し出力する。ここで高域通過フィルタ１６の遮断周波数は、光スポットが光ディスクのトラック上を横切るときのトラッククロス成分の周波数が通過させられればよいため、数１０Ｈｚに設定される。前記遮断周波数を実現するように第１の乗算器４２、第２の乗算器４５で乗算する定数は決定される。また、定常時にはアクセス開始指令１０２はＬレベルであるため、オフセット設定回路１７からはオールゼロのディジタル値がオフセットデータ１０６として出力される。したがって、光スポットがトラックを追従している状態での光量和信号１０１のレベルをＸとすると、遅延回路４３の出力Ｍは式２となる。
【００２８】
Ｍ＝Ｘ・｛１／（２Ａ・（Ｂ−１））｝…（式２）
つぎに、比較器１８により比較レベル１０８と高域通過フィルタ１６の出力信号１０７のレベルを比較し、光量和信号１０１の方が大の時にはＨレベルが、小の時にはＬレベルが出力される。このようにして、オントラック状態がＨレベル、オフトラック状態がＬレベルとして、オフトラック検出信号１０５が出力される。
【００２９】
次に、アクセス時の動作について説明する。アクセス開始時（ｔ１）には、まず、外部からアクセス開始指令１０２がＨレベルに設定される。つぎに、オフセット設定回路１７によりアクセス開始指令１０２の立ち上がりエッジを検出し、クロック２０１の１周期の間、オフセット値が選択され、オフセットデータ１０７として第２の加算器４６へ出力される。つぎに、第２の加算器４６の出力は遅延回路４３へ格納される。
【００３０】
高域通過フィルタ１６は１次のＩＩＲ型のディジタルフィルタであるから、遅延回路４３の出力が入力に対し帰還されるため、入力に対する応答が無限に続き、データをホールドするような動作となる。このため高域通過フィルタ１６の出力１０７は、約（Ｘ−Ｙ）／２のレベルを中心とした信号が出力される。したがって、図３の高域通過フィルタ１６の出力信号１０７の実線の波形図のように、アクセス開始から比較レベル１０８を中心としてトラッククロス成分を取り出して出力される。
【００３１】
ここで、アクセスの開始時にオフセット設定回路１７から出力されるオフセットデータ１０６がオールゼロのディジタル値のままであれば、図３の高域通過フィルタの出力信号１０７の波線の波形図のように、アクセス開始直後は高域通過フィルタ１６の時定数による応答の遅れが生じてしまうのはいうまでもない。
【００３２】
つぎに、比較器１８により比較レベル１０８と高域通過フィルタ１６の出力信号レベル１０７とが比較される。すると、アクセスの開始により光スポットはトラックを横切るため、光量和信号１０１に含まれるトラッククロス成分により、光量和信号１０１の方が大の時にはＨレベルが、小の時にはＬレベルがオフトラック検出信号１０５として出力される。
【００３３】
以上のように本実施形態によれば、アクセス開始時に、光量和信号１０１の直流成分の変動分をオフセットデータ１０６を加えて取り除いているため、アクセス開始時の高域通過フィルタ１６の応答遅れをなくし、正確に、オントラック状態がＨレベル、オフトラック状態がＬレベルとして、オフトラック検出信号１０５が出力できることとなる。さらに高域通過フィルタ１６により光量和信号１０１の直流成分を除去する構成としたことにより、遮断周波数は光スポットが光ディスクのトラック上を横切るときのトラッククロス成分の周波数が通過させられれば、より高い周波数に設定してもいいため、アクセス開始だけでなく、光ディスク１上の傷やゴミなどによるディフェクトに対しても、高域通過フィルタの出力信号１０７の応答時間をよくすることができることとなり、アクセス中にディフェクト部分を通過してもより正確にオントラック・オフトラックの検出を行うことができる。
【００３４】
なお、本実施形態では高域通過フィルタ１６を双一次近似によるディジタルフィルタで構成を示したが、高域通過フィルタは他の構成であっても良いのはいうまでもない。その場合は、構成するフィルタに合わせて式１を変更し、オフセット値を、光スポットがトラックを横切っている状態の時の光量和信号のピークレベルとボトムレベルの中間のレベルに設定すればよい。
【００３５】
さらに、高域通過フィルタ１６に非巡回型ディジタルフィルタを用いる場合は、入力に対する応答が無限に続かないので、オフセット設定回路の出力は１回のパルスではなく高域通過フィルタ１６の時定数による応答の遅れが収まるまでの時間だけ継続するようにオフセット設定回路の構成を変えればよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明の光ディスクのオフトラック検出回路によれば、駆動手段により光スポットが光ディスクのトラック上を横切るように光ヘッドおよび記録媒体を相対的に駆動開始する際に、光量和信号の帯域を制限するフィルタ手段に、所定時間所定の値を設定することにより、前記フィルタ手段による応答遅れを改善でき、アクセスの開始時においても正確なオントラック・オフトラックの検出を行うことができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における光ディスクのオフトラック検出回路の構成を示すブロック図
【図２】同じくそのオフセット設定回路の構成を示すブロック図
【図３】同じく光ディスクのオフトラック検出回路の要部波形図
【図４】従来の光ディスクのオフトラック検出回路の構成を示すブロック図
【図５】従来の光ディスクのオフトラック検出回路の要部波形図
【符号の説明】
３ 光ヘッド
９ 光検出器
１０ トラバース装置
１２ 演算回路
１６ 高域通過フィルタ
１７ オフセット設定回路
１８ 比較器

Claims (3)

1. 光源からの光ビームを集光し光ディスク上に光スポットを形成する対物レンズと、前記光ディスクからの反射光を分割された複数領域で電気信号に変換する光検出器とを少なくとも有する光ヘッドと、
   前記光スポットが前記光ディスクのトラック上を横切るように、前記光ヘッドおよび前記光ディスクを相対的に駆動する駆動手段と、
   前記光ヘッドからの出力である電気信号をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、
   前記Ａ／Ｄ変換器の出力を加算して光量和を出力する演算手段と、
   前記演算手段の出力から直流成分を除去する高域通過フィルタ手段と、
   前記駆動手段により前記光スポットが前記光ディスクのトラック上を横切るように前記光ヘッドおよび前記光ディスクを相対的に駆動する際に、所定時間、前記高域通過フィルタ手段において前記演算手段の出力に加算する所定の値を設定するオフセット設定手段と、
   前記高域通過フィルタ手段の出力と所定のレベルとを比較する比較手段とを備えたことを特徴とする光ディスクのオフトラック検出回路。
2. 前記高域通過フィルタ手段はディジタルフィルタである請求項１記載のオフトラック検出回路。
3. 前記高域通過フィルタ手段は１次のＩＩＲ型のディジタルフィルタである請求項１または２記載のオフトラック検出回路。

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