JPH0793774A

JPH0793774A - トラッキングサーボ装置

Info

Publication number: JPH0793774A
Application number: JP23837093A
Authority: JP
Inventors: Shigeaki Wachi; 滋明和智
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-09-24
Filing date: 1993-09-24
Publication date: 1995-04-07

Abstract

(57)【要約】【目的】１スポットプッシュプル方式で回路構成を簡
単化し、レーザの利用効率を高め、分離型光学系への対
応を可能にするトラッキングサーボ装置の提供を目的と
する。【構成】ＭＤＰ１１の前に無限倍率レンズ１０からの
光を集光する前置レンズ１２を配し、ウォブリング駆動
部１３からの駆動信号で前置レンズ１２をウォブリング
し、無限倍率の対物レンズ１０からの戻り光をＭＰＤ１
１の各フォトディテクタ１１Ｐ、１１Ｓで検出した受光
量からの出力に基づいてオフセット抽出不１４でプッシ
ュプル信号とオフセットキャンセルされたポジション信
号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクや光磁気デ
ィスク等の記録媒体に対してレーザビームの照射光／戻
り光の検出を行うピックアップのトラッキング動作の制
御を行うトラッキングサーボ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】情報信号を記録する回転記録媒体として
は、磁気ディスク、光ディスク等が実用化されている。
特に、光ディスクは、記録面密度が極めて高いことか
ら、このような記録された情報信号を読み出す光学ピッ
クアップには高い応答性と残留偏差の小さいサーボ系が
必要である。このトラッキングサーボは、光ディスクの
記録トラックに対するレーザビームスポットの位置ずれ
（トラッキングエラー）を検出し、このトラッキングエ
ラーがゼロとなるようにレーザビームスポット位置を移
動させることにより行われる。このトラッキングエラー
検出方法の一つとして、いわゆるプッシュプル法が知ら
れている。このプッシュプル法は、一般に、光記録媒体
で反射された戻り光を２分割された光検出素子（フォト
ディテクタ）に入射させ、各分割受光部からの信号の差
分をとることにより、上記トラッキングエラーを得るも
のである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、対物レンズ
のみを光軸に対して直交する方向に移動させてトラッキ
ングする場合、例えばいわゆる２軸デバイスを用いる場
合に、上記プッシュプル法を用いてトラッキングエラー
検出を行う際に、図９に示すように、光記録媒体１２０
に対向して配置される対物レンズ１２４の移動に応じて
２分割光検出素子（フォトディテクタ）１２５上でもビ
ームスポットが動いてしまい、トラッキングエラー信号
に直流オフセットが現れることになる。すなわち、図９
において、対物レンズ１２４がΔｘだけ動いたときは、
ビーム中心は光強度が大きいので受光部１２５Ｂでは検
出光量が増加し、受光部１２５Ａでは光量が減少する。
これらの受光部１２５Ａ、１２５Ｂからの検出信号が差
動アンプ（減算器）１２６に送られ、差分がとられるこ
とにより、トラッキングエラー信号に上記光軸ずれによ
る直流オフセットが重畳されることになる。

【０００４】このような直流オフセットを除去するため
に、種々の方法が考えられており、その一例として、本
件出願人は、特開昭６１−９４２４６号公報において、
光学ヘッドのトラッキング誤差検出方式を提案してい
る。この技術においては、一対のビームを対物レンズを
介して光学式記録媒体に対し、そのトラックピッチの略
々１／２の奇数倍の間隔を以って照射せしめ、上記光学
式記録媒体よりの一対の出射ビームをそれぞれ一対の２
分割光検出素子に入射せしめ、該一対の２分割光検出素
子よりの各両検出出力の各差出力の差からトラッキング
誤差信号を得るようにしている。このように構成するこ
とにより、直流変動（直流オフセット）をほとんど含ま
れないトラッキング誤差信号（トラッキングエラー信
号）を得ることができる。しかしながら、光記録媒体上
に例えば３ビームスポットを照射する必要から、光学系
が非常に複雑になり、レーザ出力に対する利用効率が悪
くなってしまう等の改善すべき点が残存している。

【０００５】また、直流オフセット除去の他の例とし
て、本件発明者は、特開平１−１４３０８６号におい
て、光記録媒体に設けられているミラー面からの反射光
を２分割ディテクタで検出することにより対物レンズの
変位量を検出し、この変位量に応じて粗アクチュエータ
であるスレッド送りモータを駆動制御するようにした記
録／再生光ディスクのトラックシーク方式を提案してい
る。

【０００６】このトラックシーク方式においては、記録
／再生光ディスクに対峙して半径方向に移動する光学ヘ
ッドを粗アクチュエータに搭載されている密アクチュエ
ータによって構成し、目標のトラックをシークする際に
は前記密アクチュエータに所定数のトラックをトラバー
スするジャンプ信号を供給すると共に、前記密アクチュ
エータの変位位置を検出した信号を積分して前記粗アク
チュエータに供給し前記密アクチュエータに追従して前
記密アクチュエータを移動させるようにしている。

【０００７】ここで、上記密アクチュエータの変位位置
（ポジション）信号がトラッキングエラー信号のレベル
を越えないように制御するために、例えば回路構成が高
帯域化されローオフセット信号処理を行う必要になるた
め回路構成が非常に複雑になり、上記記録／再生光ディ
スクは、記録容量に無関係な領域となるミラー部を設け
ることにより、オーバーヘッドが増加して記録容量を低
下させてしまう。

【０００８】また、レーザ光を記録媒体に集光して照射
する対物レンズを振らないでプッシュプル信号のオフセ
ットをキャンセルするために粗アクチュエータの駆動が
高精度でなければならなくなる。このため、粗アクチュ
エータとして用いられる例えばリニアモータの駆動回路
の高帯域化が必要になる。

【０００９】そこで、本発明は、上述したような実情に
鑑みてなされたものであり、いわゆる１スポットプッシ
ュプル方式で回路構成を簡単化し、レーザの利用効率を
高め、分離型光学系への対応を可能にするトラッキング
サーボ装置の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係るトラッキン
グサーボ装置は、記録媒体からの戻り光を平行光にする
無限倍率レンズと、該無限倍率レンズを透過したビーム
が分割されて得られるそれぞれの光をトラッキングをと
る方向に分割配置された一対の光検出部分で受光量を検
出する光検出手段と、該光検出手段の前に上記無限倍率
レンズからの光を集光する前置レンズと、該前置レンズ
を光軸と直交する方向に振動駆動する振動駆動手段と、
上記光検出手段で受光した検出信号に基づきオフセット
成分を抽出するオフセット抽出手段とを有することを特
徴としている。

【００１１】ここで、上記オフセット抽出手段で得られ
たオフセット成分を基に粗アクチュエータが駆動され
る。また、上記光検出手段の一方の光検出部分の差信号
がゼロになるゼロクロス点で他方の光検出部分の差信号
をサンプリングしている。上記光検出手段は、トラック
方向と平行な方向に３分割された光検出部分を有してい
る。また、上記光検出手段は、例えばマイクロプリズム
ディテクタ（ＭＰＤ）に使用されるビームスプリッタを
光磁気（ＭＯ）ディスクに対して使用する場合、偏光ビ
ームスプリッタで構成して用いる。上記前置レンズは、
無限倍率レンズより大きい。

【００１２】

【作用】本発明に係るトラッキングサーボ装置では、無
限倍率レンズからの平行光を前置レンズに入射させ、上
記前置レンズを振動駆動手段で振動させた際に光検出手
段での検出信号に基づいてオフセット抽出手段でオフセ
ット成分を抽出することにより、１スポットプッシュプ
ル方式で、抽出した信号に応じてリニアモータの駆動を
行うことによって常に無限倍率の対物レンズがフォトデ
ィテクタの中心に位置するように制御することができ
る。

【００１３】上記光検出手段は、トラック方向と平行な
方向に３分割された光検出部分を有してＲＦ信号、フォ
ーカスエラー信号を検出することができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明に係るトラッキングサーボ装置
の実施例について、図面を参照しながら説明する。

【００１５】本発明に係るトラッキングサーボ装置は、
例えば図１に示すように、記録媒体からの戻り光を平行
光にする無限倍率レンズ１０と、該無限倍率レンズ１０
を透過したビームが分割されて得られるそれぞれの光を
トラッキングをとる方向に分割配置された一対の光検出
部分で受光量を検出する光検出手段としてのマイクロプ
リズムディテクタ（以下、ＭＰＤという）１１と、該Ｍ
ＤＰ１１の前に上記無限倍率レンズ１０からの光を集光
する前置レンズ１２と、該前置レンズ１２を光軸と直交
する方向に振動駆動する振動駆動手段としてのウォブリ
ング駆動部１３と、上記ＭＰＤ１１で受光した検出信号
に基づきオフセット成分を抽出するオフセット抽出手段
としてのオフセット抽出部１４とで構成される。

【００１６】光ディスク装置には、例えば図１に示すト
ラッキングサーボ装置が適用され、光ディスクや光磁気
ディスク等の記録媒体に対してレーザビームの照射光／
戻り光の検出を行うピックアップのトラッキング動作の
制御を行っている。光ディスク装置は、レーザビームを
発生させるレーザダイオード２１からの照射光と光ディ
スク２０からの戻り光を分離するビームスプリッタ２
２、無限倍率の対物レンズ１０で光ディスク２０に集光
してレーザビームを照射させている。光ディスク２０で
反射した戻り光は、上記無限倍率の対物レンズ１０を介
してビームスプリッタ２２に供給される。ビームスプリ
ッタ２２は、この戻り光を側方に配した前置レンズ１２
を送っている。前置レンズ１２は、入射する平行光を集
光してＭＰＤ１１に送る。また、上記前置レンズ１２
は、ウォブリング駆動部１３からの駆動信号に応じて光
軸と直交する方向に移動する。このため、上記前置レン
ズ１２は、光量損失なく光を供給するために無限倍率レ
ンズ１０より大きくしている。

【００１７】なお、ウォブリング駆動部１３に応じてウ
ォブルさせるものとしては、ウォブル量がμｍのオーダ
で良いことから圧電素子等を使用することができる。

【００１８】ＭＰＤ１１は、供給された戻り光を基に２
箇所に設けたフォトディテクタで検出する。これら２つ
のフォトディテクタは、３分割されたものであるが、後
述するように、従来のフォトディテクタの分割方向に対
して分割方向をトラッキングをとる方向に３分割してい
る。２つのフォトディテクタは、それぞれ３分割した光
検出領域の内２つの領域Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｆで検出した信号
ａ、ｃ、ｄ、ｆをオフセット抽出部１４の差分検出部１
４Ａに供給する。

【００１９】このオフセット抽出部１４は、ＭＰＤ１１
の各領域で検出した信号の差分をとる差分検出部１４Ａ
と、上記差分検出部１４Ａの一方の光検出器の差信号が
ゼロになるゼロクロス点で他方の光検出器の差信号をサ
ンプルするサンプリング部１４Ｂと、アンプ１４Ｃとで
構成される。アンプ１４Ｃは、この出力を粗アクチュエ
ータに供給する。このオフセット抽出部１４の動作原理
について後述する。

【００２０】ここで、差信号検出部１４Ａは、差信号回
路１４ａ、１４ｂとで構成されている。差信号回路１４
ａは、信号ａと信号ｃの差（ａ−ｃ）を第１の差信号Δ
１としてトラッキングエラー信号検出回路１５の一端側
に供給する。また、差信号回路１４ｂは、信号ｄと信号
ｆの差（ｄ−ｆ）を第２の差信号Δ２としてトラッキン
グエラー信号検出回路１５の他端側に供給する。トラッ
キングエラー信号検出回路１５は、供給された第１の差
信号Δ１と第２の差信号Δ２との差をとって対物レンズ
２３の移動方向の影響を受けないプッシュプル信号から
生成されたトラッキングエラー信号ＴＥとして例えば位
相補償回路を介して微アクチュエータに出力する。

【００２１】また、サンプリング部１４Ｂは、差信号回
路１４ａからの出力をＥｘＯＲ回路１４１の一端側に供
給し、アンプ１４２と３つの反転アンプ１４３〜１４５
を介してＥｘＯＲ回路１４１の他端側に供給している。
ＥｘＯＲ回路１４１は、サンプリング信号を切換スイッ
チＳＷに供給する。切換スイッチＳＷはオン状態で差信
号回路１４ｂの出力信号を粗アクチュエータに供給す
る。

【００２２】また、それぞれ位相補償処理がされたトラ
ッキングエラー信号ＴＥとポジション信号ＰＳが微アク
チュエータと粗アクチュエータに供給される。これら微
アクチュエータと粗アクチュエータの各位置情報ｘ_Sと
ｘ_Lは、例えば加算器で加算した出力信号を差信号検出
部１４Ａにループ帰還させてトラッキングサーボ系を構
成している。

【００２３】つぎに、トラッキングサーボ装置における
ＭＰＤの動作原理及び受光像について図２〜図８を参照
しながら説明する。従来からＭＰＤ１１は、光ピックア
ップのフォーカスエラー信号を検出するために用いられ
てきた。ＭＰＤ１１は、例えば図２に示すように、透明
基板上に記録層が形成された光記録媒体に対してレーザ
ビームを入射させ、記録層からの反射ビーム（戻り光）
が無限倍率レンズ１０、マイクロプリズム１１の一端側
を介してマイクロプリズム１１を構成する台形プリズム
１１Ａと三角プリズム１１Ｂとが対向するビームスプリ
ッタ１１Ｂの端面１１Ｃに送られると、ビームスプリッ
タ１１ＢＳは、入射光を焦点の前に位置するフォトディ
テクタ１１Ｐに分割した光を入射させる。また、ビーム
スプリッタ１１ＢＳは、入射光をビームスプリッタ１１
ＢＳの端面１１Ｃで反射させ、焦点を経た後に位置する
台形プリズム１１Ａの他端面１１Ｄ側でさらに、反射さ
せてフォトディテクタ１１Ｓに供給する。

【００２４】ＭＰＤ１１におけるフォトディテクタ１１
Ｐ、１１Ｓは、互いに平行な分割線で分割されている。
この分割方向は、従来のＭＰＤで用いられている分割方
向と異なり、上述したようにトラッキングをとる方向に
設定している。実際に、コンティニュアスサーボ系にお
いてＭＰＤを使用した際、例えば図２のＭＰＤ１１の動
作について後述するように、グルーブからの回折パター
ン像が、フォトディテクタ１１Ｐ、１１Ｓがそれぞれ位
置する位置Ｐ_A、Ｐ_Bで焦点を境に互いに逆のパターン
になるので、検出されるトラッキングエラーは逆極性に
なる。また、対物レンズのそれぞれの移動方向により生
じるオフセット成分は図４（ｂ）、（ｃ）に示す受光像
のように、位置Ｐ_Aのフォトディテクタ１１Ｐの像が対
物レンズの移動方向に一致して移動し、他方、位置Ｐ_B
のフォトディテクタ１１Ｓの像が対物レンズの移動方向
と逆方向になる。従って、トラッキングエラーとオフセ
ットは同相の関係にあることが判る（ただし、図４
（ａ）は前置レンズが中心にある場合を示す）。なお、
図３から明らかなように、この対物レンズを移動させて
も前置レンズ１２の焦点位置は変わらず、フォトディテ
クタ上の像だけが移動する。

【００２５】本実施例における各レンズの配置関係は、
図３に示すように反射光が無限倍率レンズ１０で平行光
線にされ、無限倍率レンズ１０とＭＰＤ１１の間に前置
レンズ１２を配される関係にある。前置レンズ１２は、
平行光線を集光させて光が結像する焦点近傍の前方に位
置する位置Ｐ_Aにフォトディテクタ１１Ｐを配設し、他
方のフォトディテクタ１１Ｓを上記焦点近傍の後方に位
置する位置Ｐ_Bに配設した場合に対応している。このと
き、位置Ｐ_A、Ｐ_Bでの像が焦点を介して左右反転して
いることから各フォトディテクタでのトラッキングエラ
ーが逆極性を示す。

【００２６】また、図５の無限倍率の対物レンズ１０の
位置を固定して前置レンズ１２をウォブリングして光軸
に直交する方向に平行移動させた場合、ＭＰＤ１１の受
光像が前置レンズ１２の光軸の平行移動に伴って焦点位
置が移動する。この関係を図６の光路図で説明すると、
前置レンズ１２を例えば矢印Ｒ方向へ移動した場合、焦
点が矢印Ｒ方向へ移動して位置Ｐ_A、Ｐ_Bでの像の移動
方向も前置レンズ１２の移動方向に全く一致することか
ら、前置レンズ移動によるオフセット成分は同じ方向に
ずれを持つことになる。対物レンズのそれぞれの移動方
向により生じるオフセット成分は図７（ｂ）、（ｃ）に
示す受光像のように、位置Ｐ_Aのフォトディテクタ１１
Ｐの像が対物レンズの移動方向に一致して移動し、位置
Ｐ_Bのフォトディテクタ１１Ｓの像も対物レンズの移動
方向と同方向になる（ただし、図７（ａ）は前置レンズ
が中心にある場合を示す）。ところで、上述したように
位置Ｐ_A、Ｐ_Bでの像が焦点を介して左右反転している
ことから、各フォトディテクタでのトラッキングエラー
が互いに逆極性になっている。従って、トラッキングエ
ラーとオフセット成分は逆相関係になる。

【００２７】本発明のトラッキングサーボ装置のオフセ
ット抽出部１４におけるオフセットキャンセルについて
図８を参照しながら説明する。ここで、トラッキングエ
ラーがゼロのオントラック状態において無限倍率の対物
レンズ１０や前置レンズ１２を移動させた場合の波形を
示したものである。差信号回路１４ａ、１４ｂの出力信
号Δ１、Δ２が前置レンズ１２をウォブルさせることに
よって例えば図８（ａ）に示す波形図が得られる、この
波形は、出力信号Δ１、Δ２が一致している。

【００２８】次に、対物レンズ１０が＋方向（例えば図
３の右方向）に移動した場合、差信号Δ１とΔ２の関係
が図８（ｂ）のように表される。図１に示すサンプリン
グ部１４Ｂでは差信号Δ１がゼロクロスした点で差信号
Δ２をサンプリングしている。オフセットキャンセルを
行うために、このサンプリングした値をゼロにするよう
に、すなわち図８（ａ）の状態に戻す方向にフィードバ
ックサーボをかける。同様に、図８（ｃ）では、対物レ
ンズ１０を−方向（例えば図３の左方向）に移動させた
場合、差信号Δ１とΔ２のレベル関係が図８（ｂ）の場
合と逆になるが同相でオフセットキャンセルを行うため
に、このサンプリングした値をゼロにするように、すな
わち図８（ａ）の状態に戻す方向にフィードバックサー
ボをかける。このようにサンプリングした値をオフセッ
ト成分（ポジション信号）としてフィードバックサーボ
をかけて粗アクチュエータであるリニアモータを動かす
ことによってオフセット成分がキャンセルさせることが
できる。

【００２９】また、前置レンズ１２をウォブリングさせ
た場合のトラッキングエラーへの影響について説明す
る。前置レンズ１２のウォブリングによって図８（ｂ）
の波形Δ１が得られるが同時に図８（ｂ）の波形Δ２が
得られることは前述した通りである。この波形Δ１に対
して逆極性の波形Δ２、すなわち−Δ２を加算させる
と、図８（ｅ）に示すようにウォブリングによる振幅振
動がキャンセルされ、波形Δ１、Δ２の直流成分だけが
残る。この直流成分は、上述したフィードバックサーボ
を用いてキャンセルさせればよい。このような原理でト
ラッキングエラー信号検出回路１５は、供給された第１
の差信号Δ１をそのまま加算し、第２の差信号Δ２を減
算入力することによってウォブリングによる信号成分が
トラッキングエラー信号に現れないようにしている。

【００３０】以上のように構成することにより、サンプ
リングした信号に応じたリニアモータの駆動を行うこと
によって常に無限倍率の対物レンズがフォトディテクタ
の中心に位置するように制御することができる。これに
より、１スポットでオフセット成分を含まない差分プッ
シュプル信号が得られるので、レーザ光の利用効率を高
めることができる。

【００３１】また、この構成によれば回路の簡略化を行
うことができ、低コスト化を図ることができ、分離光学
系への対応を容易にすることができる。記録媒体のフォ
ーマット上のミラー部を設けなくてもよいことから、記
録媒体の容量も増加させることができる。

【００３２】なお、本実施例ではトラッキングサーボ装
置において光記録媒体に対する１スポットプッシュプル
方式を説明したが、光磁気記録媒体に対しても同様のト
ラッキングサーボ制御をすることができ、この場合、Ｍ
ＰＤ内で使用するビームスプリッタを偏光ビームスプリ
ッタとして構成することにより、各ディテクタの全光量
の差から光磁気信号を得ることができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明に係るトラッキングサーボ装置で
は、無限倍率レンズからの平行光を前置レンズに入射さ
せ、上記前置レンズを振動駆動手段で振動させた際に光
検出手段での検出信号に基づいてオフセット抽出手段で
オフセット成分を抽出して１スポットプッシュプルでト
ラッキングエラー信号に含まれるオフセット成分をキャ
ンセルすることにより、ビームスプリッタの設計の困難
さを改善することができ、レーザ光の利用効率を高める
ことができる。

【００３４】また、この構成によれば回路の簡略化を行
うことができ、低コスト化を図ることができ、分離光学
系への対応を容易にすることができる。記録媒体のフォ
ーマット上のミラー部を設けなくてもよいことから、記
録媒体の容量も増加させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るトラッキングサーボ装置の一実施
例の回路構成を示すブロック回路図である。

【図２】上記ブロック回路で対物レンズが移動した際に
得られるＭＰＤでの光路及び受光像を説明する図であ
る。

【図３】対物レンズが移動した際のＭＰＤにおけるフォ
トディテクタの位置と光路の関係を原理的に説明する図
である。

【図４】対物レンズの移動に応じて受光像の移動を説明
する図である。

【図５】上記ブロック回路で前置レンズが移動した際に
得られるＭＰＤでの光路及び受光像を説明する図であ
る。

【図６】前置レンズが移動した際のＭＰＤにおけるフォ
トディテクタの位置と光路の関係を原理的に説明する図
である。

【図７】前置レンズの移動に応じて受光像の移動を説明
する図である。

【図８】対物レンズとＭＰＤがオントラックの場合の差
信号回路からの波形図である。

【図９】従来のトラッキングサーボ装置でトラッキング
信号を求める回路構成を説明する模式図である。

【符号の説明】

１０・・・・・・・・無限倍率の対物レンズ１１・・・・・・・・ＭＰＤ１２・・・・・・・・前置レンズ１３・・・・・・・・ウォブリング駆動部１４・・・・・・・・オフセット抽出部１５・・・・・・・・トラッキングエラー信号検出回路１４Ａ・・・・・・・差信号検出部１４ａ、１４ｂ・・・差信号回路１４Ｂ・・・・・・・サンプリング部１４Ｃ・・・・・・・アンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体からの戻り光を平行光にする無
限倍率レンズと、該無限倍率レンズを透過したビームが分割されて得られ
るそれぞれの光をトラッキングをとる方向に分割配置さ
れた一対の光検出部分で受光量を検出する光検出手段
と、該光検出手段の前に上記無限倍率レンズからの光を集光
する前置レンズと、該前置レンズを光軸と直交する方向に振動駆動する振動
駆動手段と、上記光検出手段で受光した検出信号に基づきオフセット
成分を抽出するオフセット抽出手段とを有することを特
徴とするトラッキングサーボ装置。
【請求項２】上記オフセット抽出手段で得られたオフ
セット成分を基に粗アクチュエータが駆動されることを
特徴とする請求項１記載のトラッキングサーボ装置。
【請求項３】上記光検出手段の一方の光検出部分の差
信号がゼロになるゼロクロス点で他方の光検出部分の差
信号をサンプルすることを特徴とする請求項１記載のト
ラッキングサーボ装置。
【請求項４】上記光検出手段は、トラック方向と平行
な方向に３分割された光検出部分を有することを特徴と
する請求項１記載のトラッキングサーボ装置。