JPH08509567A

JPH08509567A - 光学走査装置

Info

Publication number: JPH08509567A
Application number: JP7521690A
Authority: JP
Inventors: バックス・ヨハネス・レオポルドス
Original assignee: フィリップスエレクトロニクスネムローゼフェンノートシャップ
Priority date: 1994-02-22
Filing date: 1995-01-31
Publication date: 1996-10-08
Also published as: KR960702149A; US20010024409A1; WO1995022822A1; CN1123579A; TW276336B; CN1048106C; EP0702824A1; SG49121A1

Abstract

(57)【要約】光学的に検出可能な平行なトラック（３）を有する記録担体（１）を走査する走査装置が開示されている。この装置は、記録担体（１）を介して主照射ビーム、第１補助照射ビーム及び第２補助照射ビームを照射感応型の主検出器（８）、第１補助検出器（９）及び第２補助検出器（10）上に各々収束させる光学系（13、14）を有する。主検出器（８）及び補助検出器（９、10）は各々少なくとも第１及び第２副検出器を有している。トラッキング制御系（24、25、26）は主照射ビームにより記録担体上に形成される読取スポットの位置を制御する。第１動作状態では、第１トラッキングエラー信号を発生する第１発生手段（40、41、42、43、44）が使用され、各検出器（８、９、10）の副検出器からの検出器信号の間の相互差の組合せを表す差動プッシュプル信号（Ｓrepp）がトラッキングエラー信号（SRE）として発生される。第２動作状態では、トラッキングエラー信号を発生する第２発生手段（45、46、47）が使用され、第１及び第２補助検出器（9、10）の各副検出器の検出器信号の和の間の差を表す信号（Ｓreca）をトラッキングエラー信号（SRE）として形成する。

Description

【発明の詳細な説明】発明の名称光学走査装置［技術分野］本発明は、光学的に検出可能な平行なトラックを有する記録担体を走査する走査装置に係り、該装置が、上記記録担体を介して主照射ビーム、第１補助照射ビーム及び第２補助照射ビームを照射感応型の主検出器、第１補助検出器及び第２補助検出器上に各々収束させる光学系を有し、上記主及び補助検出器は各々少なくとも第１及び第２副検出器を有し、当該装置は前記主照射ビームにより前記記録担体上に形成される読取スポットの位置をトラッキングエラー信号に応じて制御するトラッキング制御系を有し、該トラッキング制御系は第１又は第２動作状態にされ、上記第１動作状態にあるトラッキング制御系においてはトラッキングエラー信号を発生する第１発生手段が活動状態にされて前記各検出器の副検出器からの検出器信号の間の相互差の組合せを表す差動プッシュプル信号をトラッキングエラー信号として発生し、該トラッキング制御系はトラッキングエラー信号を発生する第２発生手段も有し、該第２発生手段は前記第２動作状態において活動状態になると共に、トラッキングエラー信号を発生することに関し前記第１発生手段とは異なるような走査装置に関する。［背景技術］上記のような装置はヨーロッパ特許出願公開第EP-A-0,525,896号から既知である。従来の装置は、本質的に、所謂コンパクトディスクの通常のトラックピッチの約半分のトラックピッチを持つ記録担体を読み出すことを意図している。コンパクトディスクの読み取りも可能にするため、この装置は付加的な構成を有している。半分のトラックピッチを有する記録坦体が読み取られる場合は、トラッキング制御が第１動作状態にされる。この第１動作状態においては、所謂３スポット・プッシュプル原理が実現される。この場合、各補助照射ビームは、主照射ビームがトラックの中心を照射している場合に補助照射ビームにより発生されるこれら補助読取スポットが、主読取スポットにより追従されるトラックの両側に位置し且つトラックピッチの半分に相当する距離だけずれるように収束される。上記３つの読取スポット（主読取スポット及び補助読取スポット）の各々に関して、これらに対応する検出器からの検出器信号の間の差からプッシュプル信号が取り出される。このようにして得られたプッシュプル信号は３スポットプッシュプル信号に組み合わされ、その後、該信号はトラッキング制御系においてトラッキングエラー信号として使用され、この結果、主読取スポットの位置はトラック上に中心が合わされた状態に維持される。コンパクトディスクが読み出される場合は、上記トラッキング制御系は前記第２動作状態にされる。この動作状態においては、トラッキング制御系は主照射ビームの中心が一つのトラックの縁部上に収束されるように維持する。しかしながら、従来の装置は、例えばヨーロッパ特許出願公開第EP-A-0,482,9 64号に述べられている応用例のように、主読取スポットが両形式の記録担体に対して一つのトラック上に中心が合った状態に維持するような応用例には使用することはできない。［発明の目的］本発明の目的は、何れの形式の記録担体が走査される場合においても主読取スポットを一つのトラック上に中心が合わされた状態に維持することができるような装置を提供することにある。［発明の開示］本発明によれば、上記目的は冒頭で述べたような装置が、トラッキングエラー信号を発生する前記第２発生手段が前記第１及び第２補肋検出器の各副検出器の検出器信号の和の間の差を表す信号を前記トラッキングエラー信号として形成する形成手段を有していることを特徴とすることにより達成される。本発明による装置は、光学系において照射ビームの収束を調整する必要なくして、何れの形式の記録担体に関しても検出器信号に基づいてトラッキング信号を得ることができる点にある。特定のトラックピッチを持つ記録担体が走査され、補助読取スポットと主読取スポットにより追従されるトラックとの間の距離が該トラックピッチの半分に等しい場合は、このトラックピッチの２倍のトラックピッチを持つ記録担体が走査されたとすると、補助読取スポットと主読取スポットにより追従されるトラックとの間の距離は、本質的に、該トラックピッチの1/4 に等しくなるであろう。トラックピッチの半分に等しいような主読取スポットと補助読取スポットとの間の距離に関しては、３スポットプッシュプル原理に基づいて得られるトラッキングエラー信号は例えば偏心により生じるようなパラメータの変化に対して殆ど感度がないように思われる。トラックピッチの1/4に等しいような主読取スポットと補助読取スポットとの間の距離に関しては、補助検出器により入力される照射ビームの間の差に基づいて得られるトラッキング信号も上記パラメータの変化に対して殆ど感度がないように思われる。このように、本発明による装置によれば、第１型記録担体と第２型記録担体の両方の走査に対して極めて簡単な方法で信頼性のあるトラッキングを実現することが可能であるが、この場合２つの異なる形式の記録担体上のトラックピッチは１：２の比を持つことになる。この１：２なるトラックピッチの場合に、パラメータの変化に対する不感受性が最適となる。しかしながら、1.5と2.5の限界値間のトラックピッチに関しても、パラメータの変化に対する十分に高い不感受性が得られることに注意されたい。［図面の簡単な説明］以下、本発明を図１〜図５の図面を参照して説明するが、これら図面において：図１は、本発明による走査装置の一実施例を示し、図２は、図１に示す装置において使用されるべき検出系の上面を示し、図３及び図４は、本発明による装置により走査することができる２つの異なる形式の記録担体の上面を示し、図５は、図１に示す装置の応用例を示す。［実施例の詳細な説明］図１は光学記録担体１を走査する本発明による走査装置の一実施例を示し、該装置の一部は断面図で示されている。この記録担体は、情報が位相構造の形で記憶されている情報面２を有している。この位相構造は、例えば、上記情報面上にピット又はランドにより形成することができる。上記位相構造は一定のトラックピッチを有する平行なトラック３として配列されている。図１においては、各トラックは図の面に対して垂直である。また、当該装置は読取ヘッド４を有している。この読取ヘッド４は、照射ビームを発生する例えばダイオードレーザ等の照射源１１を有している。更に、読取ヘッド４は上記照射源１１により発生された照射ビームを主照射ビーム５と２つの補助照射ビーム６及び７とに分ける例えば格子の形態のビームスプリッタ１２を有している。また、読取ヘッド４は前記記録担体１の情報面２を介して照射ビーム５、６及び７を照射感応型の主検出器８、第１補助検出器９及び第２補助検出器１０に各々収束させる光学系を有している。この光学系は、前記情報面に収束されるビームと該情報面から戻るビームとを分離する例えば半透明ミラーの形態のような通常の形式のビームスプリッタ１３を有している。更に、この光学系は照射ビーム５、６及び７を情報面２上の小さな読取スポット１５、１６及び１７に収束する通常の形式の収束素子１４を有している。主照射ビーム５により形成される読取スポット１５は、以下、主読取スポットと呼ぶ。また、補助照射ビーム６及び７により形成される読取スポットは、以下、補助読取スポット１６及び１７で示す。前記主検出器８並びに補助検出器９及び１０の各々は、少なくとも第１及び第２副検出器に分割される。検出器８、９及び１０の上面を示す図２においては、検出器８、９及び１０の上記分割が線１８、１９及び２０により示されている。更に、照射ビーム５、６及び７により生じるスポットは図２では符号２1、２２及び２３により示されている。この光学系と検出器８、９及び１０とは、主照射ビーム５がトラック３の中心線上に収束され且つ補肋照射ビーム６及び７が２つの平行なトラックの間の中心線上に収束された場合に、スポット２１、２２及び２３が検出器８、９及び１０上に中心が位置合わせされるように、寸法が決められる。もし読取ヘッド４がトラックに対して直角な方向に移動されると、検出器８、９及び１０上の各スポットは前記線１８、１９及び２０と直角な方向に移動する。当該装置はトラッキングエラー信号を発生する発生回路２４を有し、該回路は検出器８、９及び１０の副検出器により出力される検出器信号Ｓ8a、Ｓ8b、Ｓ9a 、Ｓ9b、Ｓ10a及びＳ10bからトラッキングエラー信号SREを作成する。このトラッキングエラー信号SREは主読取スポット１５中心線と主照射ビーム５が収束されるトラックの中心との間のずれを示す。主読取スポットは、トラッキング制御系により、トラック３のうちの一つの中心線上に維持される。トラッキングエラー信号を発生する上記発生回路２４に加えて、このトラッキング制御系は制御回路２５とアクチュエータ２６とを有する。上記アクチュエータは読取スポット１５、１６及び１７をトラック３に対して直角な方向にずらす通常の形式のものである。アクチュエータ２６は、例えば、読取ヘッド４をずらすシフトアクチュエータにより形成することができる。しかしながら、他の形式のアクチュエータも好適である。アクチュエータ２６は、前記トラッキングエラー信号SREから該アクチュエータ２６用の制御信号を作成する制御回路２５により、トラッキングエラー信号が略零に等しいトラッキングエラーに相当する所定の値に維持されるように、制御される。このトラッキング制御系は第１又は第２動作状態にされる。種々の動作状態において、種々のトラッキングエラ一信号が検出器信号Ｓ8a、Ｓ8b、Ｓ9a、Ｓ9b、Ｓ10a及びＳ10bから作成される。上記２つの異なる動作状態のうちの第１のものは、トラック３のトラックピッチ（隣接するトラックの中心間の距離）が補助読取スポット１６及び１７を実質的に２つのトラックの間の中間に位置させる程大きくなるように選定されている場合に使用されることを意図している。言い換えれば、補助読取スポットは主読取スポット１５に対してトラックに直角な方向にトラックピッチの（ｎ＋0.5）倍に等しい距離にわたってずれる。図示の目的で、図３は、補助読取スポット１６及び１７がトラックに直角な方向にトラックピッチの半分の距離にわたりずらされる場合に見られるトラックのパターンを図示している。トラック３は符号６０で示すピットにより形成されている。本発明による装置においては、補助読取スポット１６及び１７がトラックピッチの（ｎ＋0.5）倍の距離にわたってずれている場合に、所謂差動プッシュプルトラッキングエラー信号Ｓreppがトラッキングエラー信号として使用される。この信号は下記の関係により得ることができる。Ｓrepp＝（Ｓ8a−Ｓ8b）−Γ／２（Ｓ9a−Ｓ9b）−Γ／２（Ｓ10a−Ｓ10b）Ｓrepp信号と検出器信号との間の関係についての更なる説明に関しては、ヨーロッパ特許出願公開第EP-A-0,201,603号を参照されたい。上記信号Ｓreppは、例えば上記関係に基づいて信号Ｓreppを作成するための適切なプログラムがロードされたプログラム制御型回路等の、多数の異なる回路例により得ることができる。上記信号Ｓreppは所謂ハード結線された回路によっても得ることができ、このような回路の可能性のある実施例はトラッキングエラー信号を発生する図１に示すような発生回路２４により形成される。この実施例は、検出器信号Ｓ10aとＳ1 0bとの間の差を検出する減算器回路４０と、検出器信号Ｓ8aとＳ8bとの間の差を検出する減算器回路４１と、検出器信号Ｓ9aとＳ9bとの間の差を検出する減算器回路４２とを有している。減算器回路４１の検出された差を表す出力信号は、利得係数２／Γを持つ増幅器回路４３を介して演算回路４４の非反転入力端子に供給される。減算器回路４０及び４２のこれら回路により検出された差を表す各出力信号は演算回路４４の各反転入力端子に供給される。この演算回路４４は入力された信号から前記差動プッシュプルトラッキングエラー信号を作成する。本発明による装置においては、トラックピッチが図３に示すトラックピッチの２倍である場合、他のトラッキングエラー信号がトラッキング用に使用される。図４は、図示例として、図３に示した記録担体のトラックピッチの２倍のトラックピッチのトラックを持つ記録担体の上面を示している。このようなトラックピッチに対しては、トラック３に直角な方向において補助読取スポット１６及び１７は主読取スポット１５に対してトラックピッチの１／４に等しい距離にわたってずれている。上記のようなトラックピッチと読取スポット間の距離との関係においては、下記の関係から得られる信号Ｓreca、Ｓreca＝（Ｓ10a＋Ｓ10b）−（Ｓ9a＋Ｓ9b）がトラッキングエラー信号として使用される。上記信号Ｓrecaと検出器信号との間の関係に関する更なる説明に関しては、英国特許公報第GB-1,434,834号を参照されたい。信号Ｓrecaは、例えば前記関係に基づいて前記信号Ｓrecaを作成するための適切なプログラムがロードされたプログラム制御型回路等による多数の異なる実施例により作成することができる。また、信号Ｓrecaは所謂ハード結線された回路によっても作成することができ、そのような回路の可能性のある実施例が図１に示したトラッキングエラー信号を発生する発生回路２４に含まれている。この実施例は、検出器信号Ｓ10aとＳ1 0bとの和を形成する加算器回路４５と、検出器信号Ｓ9aとＳ9bとの和を形成する加算器回路４６とを有している。加算器回路４５により形成された和を表す該加算器回路４５の出力信号と、加算器回路４６により形成された和を表す該加算器回路４６の出力信号とは、これらの供給された信号から信号Ｓrecaを作成する減算器回路４７に供給される。例えばスイッチにより形成され且つ信号Ｓsにより制御される選択ユニット４８により、信号Ｓrepp又は信号Ｓrecaの何れかが制御回路２５にトラッキングエラー信号SREとして供給される。この選択ユニット４８の動作は使用者により手動でなされてもよい。しかしながら、選択ユニット４８の動作は自動でなされるのが好ましい。この動作は当該走査装置中にある記録担体から得られる情報に基づいてなされるようにすることもできる。この目的のため、この走査装置は当該走査装置内の記録担体の形式を検出すると共に選択ユニット用の適切な制御信号Ｓsを当該走査装置内の選択ユニット４８に供給する検出ユニットを有することができる。上記信号Ｓsは種々の方法により得ることができる。上記検出ユニットは、前記読取ヘッドを所定の距離にわたって移動させると共に１又はそれ以上の検出信号に基づいて通過されたトラックの数を検出するような手段を有してもよい。この検出された数はトラックピッチの目安となるので、前記制御信号Ｓsはこの目安から得ることができる。他の魅力的な方法は、記録担体上に記録された情報信号中に記録担体の形式を示すコードを含めることである。これらコードを検出することにより、記録担体の形式を検出し、適切な制御信号Ｓsを発生することができる。この場合は、情報信号の読み取り中に信号Ｓrepp及び信号Ｓrecaをトラッキングのために短期間使用するのが有利である。これら２つの信号Ｓrepp及びＳrecaを使用することにより、少なくとも読み出しの一部の間、適切なトラッキングエラー信号が使用され、また情報信号の読み出しの少なくとも一部に関して適切なトラッキングが得られることが保証される。情報信号を読み取るために、当該走査装置は読取回路５０を有してもよく、該回路の入力端子は前記検出信号Ｓ8aとＳ8bとを加算する加算器回路５１の出力端子に結合される。この読取回路５０は、例えばヨーロッパ特許出願公開第EP-A-0 ,482,964号及び未公開ベルギー特許出願第9301334号（PHN14,662）に詳細に記載されているような通常の形式のものであってよい。尚、これら文献は本出願に引用例として組み入れられているものとする。読取回路５０により読み出された情報信号は制御回路５２に供給することができ、該回路は記録担体の形式を表すコードを検出し、これに対応する制御信号Ｓsを発生する。図５はトラッキングエラー信号SREを作成する回路の他の実施例を示すが、該回路においてはトラッキングエラー信号の正規化がなされる。制御信号Ｓsに応じて、差動プッシュプル信号Ｓrepp又は信号Ｓrecaの作成値が信号SRE用に発生され、その際下記の関係が、信号Ｓrepp及びＳrecaと、検出器信号Ｓ8a、Ｓ8b、Ｓ9a、Ｓ9b、Ｓ10a及びＳ10bとの間に成り立つ。ここで、Ｉ₁＝Ｓ8a＋Γ／２（Ｓ10b＋Ｓ9b）及び１２＝Ｓ8b＋Γ／２（Ｓ10a＋Ｓ9a）である。ここで、Ｉ'₁＝Ｓ9a＋Ｓ9b及びＩ'₂＝Ｓ10a＋Ｓ10bである。図５に示す装置は演算回路６０を有し、該回路は通常のやり方で信号Ｓ8b、Ｓ 10a及びＳ9aからＩ₂を作成する。同様に、Ｉ₁は演算回路６１により信号Ｓ8a、Ｓ 10b及びＳ9bから作成される。また、演算回路６２は通常のやり方で信号Ｓ10a及びＳ10bからＩ'₂を作成し、演算回路６３も同様に信号Ｓ9a及びＳ9bからＩ'₁を作成する。上記信号Ｉ₂及びＩ'₂は、信号Ｓsにより制御される選択回路６４に供給され、該回路６４は信号Ｓsに応じて信号Ｉ₂又は信号Ｉ'₂の何れかをを当該回路の出力端子に供給する。この選択回路の出力端子上の信号は、以下、Ｉ₂*と称する。前記信号Ｉ₁及びＩ'₁も、同様に制御信号Ｓsにより制御される選択回路６５に供給される。この選択回路６５は制御信号Ｓsに応じて信号Ｉ₁又は信号Ｉ'₁の何れかを当該回路の出力端子に供給する。この選択回路の出力端子上の信号は、以下、信号Ｉ₁*と称する。これら信号Ｉ₁*及びＩ₂*は通常の形式の正規化回路に供給され、該回路は下記の関係に基づいてＩ₁＊及びＩ₂＊から信号SREを作成する。この正規化により、トラッキングエラー信号SREは全ての種類のパラメータの変化に対して感受性が低くなる。これに関しての詳細な記載については、ヨーロッパ特許出願公開第EP-A-0,512,616を参照されたい。図５に示した実施例の利点は、同一の正規化回路を２つの異なる動作状態で使用することができる点にある。上述した走査装置によれば、第１及び第２のトラックピッチを持つ記録坦体に対して光学系を調整することなしに極めて信頼性のあるトラッキングを保証することができる。この場合、トラックピッチの比は好ましくは１：２に等しいものとする。しかしながら本発明による装置によれば、２つの異なる形式の記録坦体のトラックピッチの比が1.5と2.5との間の範囲の場合にも安定したエラートラッキングが達成される。本発明による走査装置におけるトラッキングの高信頼性を以下に更に説明する。信号Ｓreppと信号Ｓrecaとの間のトラッキングエラーの関数としての関係は下記の式により表される： phi＝2πx0/qの場合、Ｓreca＝mca＊sin（phi）＊sin（2πx/q）（１）Ｓrepp＝mcb＊（1-cos（phi））＊sin（2πx/q）（２）ここで、mca及びmcbは当該信号の変調の深さを表し、ｘはトラッキングエラー（追従すべきトラックの中心と主読取スポットの中心との間の距離）を表し、x0は補助読取スポットの主読取スポットに対するトラック方向に直角な方向のずれを表し、qはトラックピッチを表す。（１）式から解るように、Ｓrecaの最大振幅はphi＝π／２又はx0＝ｑ／４の場合に得られる。更に、phiとx0のこの値との変化に対するＳrecaの感度は最小になる。（２）式から解るように、Ｓreppの最大振幅はphi＝π又はx0＝ｑ／２の場合に得られる。更に、phiの変化に対するＳreppの感度はこれらのphiの値の場合に最小になる。 phiの変化は、例えば読取ヘッドのトラック方向に対する位置の変化により生じる。これらの位置変化は、実質的に同心的なトラックを有するが回転中心がこれらの同心トラックの中心に正しく位置しない記録担体が読み出される場合のような偏心とも呼ばれる症状の場合に発生する。トラック方向に対する読取ヘッドの位置の変化は、トラックの方向の読取ヘッドが半径方向に移動するトラックに対する角度が当該読取ヘッドの半径方向の位置の関数であるような場合に発生する。 phiのこれらの変化により、phiの限られた範囲内で充分に安定したトラッキング制御を実現することができるのみである。本発明による装置においては、図３に示した記録担体の走査及び図４に示した記録担体の走査の両方に関して、トラッキングエラー信号の振幅が最大となり、該トラッキングエラー信号のphiの変化に対する感度が最小となるので、常に高い信頼性のトラッキングが得られる。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】（SRE）として形成する。

Claims

【特許請求の範囲】１．光学的に検出可能な平行なトラックを有する記録担体を走査する走査装置であって、該装置が上記記録担体を介して主照射ビーム、第１補助照射ビーム及び第２補助照射ビームを照射感応型の主検出器、第１補助検出器及び第２補助検出器上に各々収束させる光学系を有し、上記主及び補助検出器は各々少なくとも第１及び第２副検出器を有し、当該装置は前記主照射ビームにより前記記録担体上に形成される読取スポットの位置をトラッキングエラー信号に応じて制御するトラッキング制御系を有し、該トラッキング制御系は第１又は第２動作状態にされ、上記第１動作状態にある前記トラッキング制御系においてはトラッキングエラー信号を発生する第１発生手段が活動状態にされて前記各検出器の副検出器からの検出器信号の間の相互差の組合せを表す差動プッシュプル信号をトラッキングエラー信号として発生し、該トラッキング制御系はトラッキングエラー信号を発生する第２発生手段も有し、該第２発生手段は前記第２動作状態において活動状態になると共にトラッキングエラー信号を発生することに関し前記第１発生手段とは異なるような走査装置において、トラッキングエラー信号を発生する前記第２発生手段は前記第１及び第２補助検出器の各副検出器の検出器信号の和の間の差を表す信号を前記トラッキングエラー信号として形成する形成手段を有していることを特徴とする走査装置。２．前記装置が前記トラッキング制御系を選択信号に応じて前記第１又は第２動作状態にさせる手段と、前記選択信号を前記主検出器により供給される少なくとも一つの検出器信号に応じて形成する制御手段とを有していることを特徴とする請求項１に記載の走査装置。３．前記制御手段は前記記録担体上に記録された情報に対応する情報信号を再生する読取回路を制御し、この制御は前記主検出器により供給される前記検出器信号に応じてなされ、前記制御手段は前記情報信号中の所定のコードに対応する検出信号に応答して選択信号を発生する手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の走査装置。