JPH0770068B2

JPH0770068B2 - 光学式情報記録再生装置

Info

Publication number: JPH0770068B2
Application number: JP61186915A
Authority: JP
Inventors: 誠三辻; 英明井上; 和雄百尾; 之則岡崎; 隆文菅野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-08-11
Filing date: 1986-08-11
Publication date: 1995-07-31
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: JPS6344326A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ビデオディスクやコンパクトディスク，光カ
ードのように、レーザ等の光源を用いて情報を記録再生
する装置におけるトラッキング制御装置に関するもので
ある。

（従来の技術）レーザを用いて円盤状記録媒体（以下、ディスクと称
す）やカード等に情報を記録再生する装置は、非接触再
生で媒体寿命が長い、記録密度が高い、高速アクセスが
可能であるといった数々の特徴を有し、近年ビデオディ
スクやコンパクトディスク等の再生専用のものから、画
像，文書，データ等を記録再生することができる光ディ
スクファイル等の装置が数多く提案されている。

このような装置では、面ブレ等で振動している記録面に
追従して、正確に1.0μｍ程度のスポットを合焦点制御
するためのフォーカス制御手段及び偏心を有するディス
ク等の媒体上に、あらかじめ設けられたピッチ1.5〜数
μｍのトラックに正確に追従させるためのトラッキング
制御手段が必ず組み込まれている。

前記トラッキング制御手段を動作させるための信号検出
法としては、従来より３ビーム法，ファーフィールド法
（またはプッシュプル法），位相差法，ウォブリング法
等々数多くの提案がなされている。

前記検出法の中で記録再生を行なう装置においては、未
記録トラックがあるため情報ピットを検出信号として扱
えない、またはビームを分割すると記録時の半導体レー
ザパワーが充分とれない等の理由から、ファーフィール
ド法が一般的に利用されている。前記ファーフィールド
法は、特開昭49−60702号公報等で提案されており、こ
の検出原理について第８図，第９図を用いて簡単に説明
する。

第８図は従来例のブロック図であり、１は光源であり、
半導体レーザやHe−Neレーザ等が使われる。２はコリメ
ートレンズであり、発散光である光源からの光束の平行
光にし、偏光ビームスプリッタ3,λ/4板4,対物レンズ５
を通して、ディスク７に焦点を結ぶように入射される。
ここでは焦点制御を行なうためのフォーカス制御手段に
ついては簡単のため、説明及び図示を省略する。６はト
ラッキング駆動素子であり、対物レンズをトラックの振
れに追従する方向で平行移動できる電磁コイルである。
ディスクからの反射光は、λ/4板４を２回通過すること
により、PBS3により光路を変えられ、集光レンズ８を通
してトラッキングディテクタ９に入射される。ここで入
射された光束のディテクタ上での大きさは100〜数百μ
ｍであり、絞り込まれた状態の1.0μｍ前後のスポット
をニアフィールドパターンと呼ぶのに対し、ファーフィ
ールドパターン（遠視野像）と呼ばれ、検出法の形式名
にも使われる。前記トラッキングディテクタ９は、d₁,d
₂の２つの領域に分割されており、その出力は差動アン
プ10,位相補償回路11,ループスイッチ12,駆動回路13を
介して前述のトラッキング駆動素子６に供給され、トラ
ッキング制御ループを構成している。

前述のトラッキング制御信号の検出原理を第９図に示
す。第９図は信号トラックＣと入射光束Ｄの位置関係に
より（T₁〜T₃）、ディテクタd₁,d₂上の分割分布強度が
変化することを示したものであり、この分布強度のアン
バランス量を差動アンプ10で検出して、常にT₂の如くト
ラックと光束が位置するように制御される。

しかしながら、第８図上段で示すごとく、対物レンズに
入射される平行光は分布強度を有しているため、レンズ
の動き量Δｘが大きくなると、前述のトラッキング信号
のファーフィールド分布が前記平行光の分布強度で変調
される形となり、さらにトラッキングディテクタとの反
射光スポットもΔｘだけ動くことから、第10図に示すよ
うに正しくトラックに追従している場合でも、ディテク
タ上の分布の中心がディテクタ分割線から略Δｘずれる
ため、前述の制御動作により分布強度がバランスするよ
う動作し、結果としてトラッキングがオフセットを持っ
たに示す点で動作することになる。

このような問題点に着目し、影響を軽減するための提案
が、特開昭58−56235号公報でなされており、前述のオ
フセートがファーフィールド分布強度中、ディテクタ中
央の分割線近傍に現われる０次回折光による影響が大き
いことから、ディテクタd₁,d₂の距離を充分とり、１次
回折光近傍のみの光をトラッキング制御信号として利用
している。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、ファーフィールド法のもう１つの問題点
として、トラッキング制御ループは前述のトラック追従
ループであると共に、トラッキング素子を動かした量に
ほぼ等しい量だけディテクタ上の反射光も動くことによ
って、ディテクタ上における光束の位置制御ループも構
成しており、前述の第８図において、ディスク上にトラ
ックが存在しない鏡面の場合は、d₁,d₂の中心に光束が
入射するようトラッキング制御ループは動作する。この
ため、信号トラックの極性（トラックの凸または凹部）
をどちらに選ぶかにより、前述のトラッキング制御ルー
プと光束の位置制御ループの極性が逆転し、前記したよ
うにd₁,d₂の中心に光束が安定せず位置制御ループが発
振極性となり、トラッキング制御ループの過渡応答時や
大きな偏心により、検出ダイナミックレンジの端で動作
する場合は、前記位置制御ループの占める割合が大きく
なり、トラッキング制御ループの動作が極めて不安定に
なるという問題があった。

（問題点を解決するための手段）上記問題点を解決するために、本発明は、トラッキング
制御信号検出用ディテクタを同一方向に少なくとも４分
割し、外側の２つのディテクタの出力によりトラッキン
グ制御手段を動作させると同時に、中央の２つのディテ
クタの出力より前述の位置制御ループの影響を軽減する
ための信号、もしくは前述のトラッキング駆動素子の動
きによるトラッキング信号の変調を軽減するための信号
を得、極性切り替え手段及びゲイン切り替え手段を介し
てトラッキング制御ループに加算する構成により極めて
良好なトラッキング性能を実現するものである。さら
に、トラック形状を自動的に判別し、前記加算する極
性，利得を最良の状態に自動設定ができるという構成を
備えたものである。

（作用）本発明は前述の構成により、ディスクにいかなる信号ト
ラッキング極性においても、前述の光束位置制御ループ
による不安定性を充分に抑圧することができると共に、
トラッキング駆動素子の動きによるトラッキング動作点
のオフセットも発生しないよう構成できるため、トラッ
ク追従精度及び安定性共に非常に良好なトラッキング制
御ループを実現できる。

さらに、トラック形状の差による前記不安定性及びオフ
セットに対する２つの効果の効力の差を自動的に最適な
状態に設定できるため、トラックとトラック間隔のデュ
ーティ等が異なるディスクを安定に同一の記録再生装置
で使用できるため、今後のディスク性能向上に伴うトラ
ック形状の変更等にも柔軟に対応できる装置を提供でき
るものである。

（実施例）以下、本発明の一実施例のトラッキング制御装置つい
て、図面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例におけるトラッキング
制御装置のブロック図を示すものである。従来例ブロッ
ク図と同一構成要素については同一番号を付し、説明を
省略する。

14は前述の半導体レーザ，レンズ等の光学部品を組み込
んだヘッドであり、15の送りモーター15によりディスク
７の半径方向に駆動制御されている。送りモータ15は前
述のトラッキング制御ループの低い周波数の制御を行な
っているが、その関係については図示しない。

ディテクタ９は、トラック信号が検出される方向にd₁〜
d₄に４分割されており、外側の２つのディテクタd₁,d₂
により従来例と同様トラッキング制御ループを構成し、
中央の２つのディテクタd₃,d₄の出力は、差動アンプ17
によりディテクタ上０次光の分布強度の差を検出し、デ
ィスクの傾きによる低い成分をカットしたり、高周波ノ
イズを低減させるための位相補償回路18,補正ループス
イッチ19を通して、前述のトラッキング制御ループ内の
加算回路20にて通常のトラッキング制御信号と合成さ
れ、ディテクタ上のビームの動きや前述の光束位置制御
ループによる影響の極めて少ないトラッキング制御ルー
プを構成している。ここで、（ａ）はマイコン等の指令
装置から入力されるトラッキングON指令であり、ディテ
クタ上の光量やディスク上のデータ等によりフォーカス
が引き込まれたことを確認した後に入力される。（ｂ）
は本発明の補正ループをONする指令信号であり、前述の
フォーカス及びトラッキング制御がONされた後に入力さ
れる。ここで、補正ループスイッチ19はトラッキングの
ループスイッチ12で兼用し、削除することは可能なもの
である。

次に、第２図を用いて本実施例の補正動作を説明する。
第２図中、S₁,S₃において、光軸中心から左右にずれて
信号トラックの中心に追従している場合を示す。第10図
の従来例におけるオフセットΔｌに相当する分が、ディ
テクタ中央d₃,d₄の斜線で示された部分で検出できるた
め、この信号を分離してトラッキング制御ループに適当
なゲインでフィードバックすることにより、従来例の第
10図で示したようにトラックオフセットΔｌを発生する
ことなく、トラック中心に安定に追従できるものであ
る。

第３図は、本実施例におけるディテクタ上のパターンを
示すものであり、C₁が信号トラックによる０次回折光C₂
が１次回折光であり、トラック中心に追従している時は
第３図の如く左右対称に現われる。これらのうち、本発
明においては中央のd₃,d₄ディテクタにてできる限り０
時回折光の強度変化を検出するようそれぞれの大きさが
決められており、第４図_１〜_４に示すように必ずし
も４分割や直線分割である必要はない。

次に、第５図を用いて本発明の第２の実施例について説
明する。20はディテクタ９における外側の２つのd₁,d₂
の出力を加算する加算回路であり、21は中央のd₃,d₄の
出力を加算する加算回路である。従って、加算回路20は
回折１次光の強度を、加算回路21は回折０次光の強度に
相当する電圧を出力する。22は比較器であり、加算回路
20と21の出力のうちどちらがどれくらい強いかを検出す
るためのものである。比較器22の出力は極性判定回路2
3,レベル判定回路24に供給される。25は極性切替回路で
あり、極性判定回路23の出力により反転または非反転ア
ンプが選択的に使用される構成となっている。26はゲイ
ン切替回路であり、レベル判定回路24の出力によってコ
ントロールされるゲイン可変アンプであり、VCA（電圧
可変増幅器）でもディジタル的にアッテネータを切り替
える構成でも実現できる。このように、０次回折光量と
１次回折光量の比較した信号で、極性及びゲインを必要
に応じて切り替えられた補正信号は、位相補償回路18を
介して前述のトラッキング制御ループの加算回路20に入
力され、第１の実施例と同様の補正動作を行なう。

このような切替回路が必要な理由について、第６図を用
いて簡単に説明する。第６図は、トラック幅のデューテ
ィによりファーフィールド分布の形状が変化することを
示したものであり、W₁はトラック幅0.7μｍ程度、W₂は
トラック幅1.0μｍ程度の場合である。ここで共通条件
として、トラックピッチ1.6μm,スポット径1.1μm,トラ
ックの深さ方向はλ/8として算出したものである。第６
図に示すように、トラックのデューティが変化した場
合、ディテクタ中央に現われる０次回折光の振幅が変化
し、第７図に示すように、同一方向にトラッキング駆動
素子がΔｘ動いた時の中央２つのディテクタの変化の量
が、斜線で示すように変化する。そのため、中央２つの
ディテクタd₃,d₄と、外側の２つのディテクタd₁,d₂の加
算した信号同士を比較して、溝形状を検出して最適の補
正を行なわせるようにしたものが第２の実施例であり、
回折０次光のレベルが回折１次光のレベルより非常に小
さくなるようなトラック形状のディスクに対しても、補
正ループの極性切替回路25が動作し充分対応できるもの
である。

第５図においてはレべル比較器22,極性判定回路23,レベ
ル判定回路24等を用いて最適化を行なった例を示した
が、加算回路20,21の出力をA/D変化し、マイコン等を利
用して演算を行なうことにより、構成を簡単にして精度
を上げることも可能である。

本発明における回折０次光強度を利用して補正ループゲ
インの最適調整量は、前述のディテクタ上の光束動き量
を補正するか、または光束の位置制御ループによる影響
を補正するかの目的の差により若干異なるが、どちらの
補正を主に調整した場合においても、他方の影響をも従
来のトラッキング制御ループの特性に比し、充分改善で
きるものである。具体的に最適調整法として、ディテク
タ上の光束動き量を補正する場合は、トラックの存在す
る領域においてトラッキング制御ループをOFFし、トラ
ッキング駆動素子を一定振幅で振動させた場合の補正後
のトラッキング制御信号の、前記振動による変調が最も
少なくなるようゲインを選ぶ。一方、光束の位置制御ル
ープによる影響を補正する場合は、鏡面のようなトラッ
クのない領域において、トラッキング制御ループをON
し、補正後のトラッキング制御信号が常にほぼ0vとなる
ようゲインを調整することにより、容易に設定できるも
のである。

（発明の効果）以上のように本発明は、トラッキングディテクタとして
同一方向に少なくとも４分割し、外側の２つのディテク
タによりトラッキング制御信号を得、中央の２つのディ
テクタによりトラッキング制御信号のオフセットを補正
する信号を検出し、トラッキング制御信号に補正信号と
して加算するという極めて簡単な方法により、前述のト
ラッキング駆動素子の動きによる影響や、ディテクタ上
の光束位置制御ループによる影響を充分小さくできるた
め、安定で精度の高いトラッキング制御ループを実現で
きるものである。

さらに、中央のディテクタ出力と外側のディテクタ出力
の比較により、装置に装着されたディスクのトラック形
状を検出し、本発明の効果が最大限発揮できるように自
動設定されるため、今後ディスク等媒体の進歩に伴うト
ラック形状の変更が発生した場合でも、互換性を保った
上で非常に安定で高精度のトラッキング制御装置を有し
た記録再生装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第５図は本発明の実施例を示す図、第２図及
び第３図は実施例におけるディテクタ上の強度分布を示
す模式図、第４図は本発明に関るディテクタ形状例を示
す図、第６図はトラック形状とディテクタ上の強度分布
の関係を示す図、第７図は本発明の装置とトラック形状
の関係を示す図、第８図は従来例の記録再生装置を示す
図、第９図はファーフィールド法の検出原理図、第10図
はトラッキングオフセットの模式図である。５……対物レンズ、６……トラッキング駆動素子、７…
…ディスク、９……ディテクタ、10……差動アンプ、11
……位相補償回路、12……ループスイッチ、13……駆動
回路、14……ヘッド、17……差動アンプ、18……位相補
償回路、19……補正スイッチ、20,21……加算回路、22
……比較器、23……極性判定回路、24……レベル判定回
路、25……極性切替回路、26……ゲイン切替回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡崎之則大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者菅野隆文大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開昭59−191143（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光束を信号記録面に絞り込むフォーカス制
御手段と、絞られた光スポットを所望の信号トラックに
追従させるトラッキング制御手段と、信号記録面よりの
反射光または透過光を前記フォーカス制御手段，トラッ
キング制御手段の制御信号を検出するためのフォーカス
ディテクタ、及びトラッキングディテクタに導く光学系
を備えるヘッド手段と、前記トラッキングディテクタと
してトラック検出方向の略同一方向に略同一長の分割線
で少なくとも４分割したディテクタを備え、外側の２つ
のディテクタにより前記トラッキング制御手段を主とし
て動作させるための信号を得ると同時に、中央の２つの
ディテクタにより前記光スポットが前記トラッキング制
御手段により動かされた量に対応するスポット振幅信号
を検出し、極性切り替え手段及びゲイン切り替え手段を
介して前記トラッキング制御手段を動作させる信号に加
算することを特徴とする光学式情報記録再生装置。
【請求項２】前記フォーカス制御手段が正常に動作して
いることを確認するフォーカス引き込み検出手段を備
え、前記フォーカス引き込み検出手段の出力により、前
記スポット振幅信号をトラッキング制御手段に加算する
ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の光学
式情報記録再生装置。
【請求項３】前記トラッキング制御手段が正常に動作し
ていることを確認するトラッキング引き込み検出手段を
備え、前記トラッキング引き込み検出手段の出力によ
り、前記スポット振幅信号をトラッキング制御手段に加
算することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
の光学式情報記録再正装置。
【請求項４】前記トラッキング制御手段を信号トラック
が存在しない鏡面領域で動作させ、前記スポット振幅信
号を加算したトラッキング制御信号の値が、常に略Ovと
なるように前記極性切り替え手段及び利得切り替え手段
を制御して加算することを特徴とする特許請求の範囲第
（１），（２），（３）項のいずれか１項に記載の光学
式情報記録再生装置。
【請求項５】前記トラッキング制御手段を信号トラック
が存在する領域においてトラッキング制御手段を動作さ
せず、一定領域でトラッキング駆動素子を振動させ、前
記スポット振幅信号を加算したトラッキング制御信号に
おけるトラッキング駆動素子振動による変調等の影響が
最も少なくなるように前記極性切り替え手段及び利得切
り替え手段を制御してスポット振幅信号をトラッキング
制御手段に加算することを特徴とする特許請求の範囲第
（１），（２），（３）項のいずれか１項に記載の光学
式情報記録再生装置。
【請求項６】前記トラッキングディテクタの中央２つの
ディテクタ出力の和と、外側２つのディテクタ出力の和
をとる第1,第２の加算手段と、前記第1,第２の加算手段
の出力を比較する比較手段を備え、前記比較手段の出力
により前記極性切り替え手段及び利得切り替え手段の少
なくとも一方を制御してスポット振幅信号をトラッキン
グ制御手段に加算することを特徴とする特許請求の範囲
第（１），（２），（３），（４），（５）項のいずれ
か１項に記載の光学式情報記録再生装置。