JPH103679A

JPH103679A - 光学式ピックアップ装置

Info

Publication number: JPH103679A
Application number: JP8153564A
Authority: JP
Inventors: Yoshitsugu Araki; 良嗣荒木
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1996-06-14
Filing date: 1996-06-14
Publication date: 1998-01-06
Also published as: US5909413A

Abstract

(57)【要約】【課題】高記録密度化を図った光ディスクに対しても
十分にクロストークを低減させることができる光学式ピ
ックアップ装置を提供する。【解決手段】光ディスクの読み取るべき所望トラック
の内周に位置するトラックに記録された信号による所望
トラックへのクロストーク量と、その所望トラックの外
周に位置するトラックに記録された信号による所望トラ
ックへのクロストーク量との差異を、収差の発生を示す
チルトエラー信号値として生成し、そのチルトエラー信
号値に基づいて収差の補正を光学的に行なう。【効果】再生光の集光位置でのクロストークバランス
に基づいて収差の補正が行なわれるので、チルトセンサ
に比較してディスクの傾きにより生じる収差を正確にキ
ャンセルでき、特に高密度記録を図った光ディスクの再
生に適している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク等の光
学式記録媒体への映像信号、音声信号、或いはコンピュ
ータデータ信号等の情報信号の書き込み、又は読み取り
を行なう光ピックアップ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】音声信号だけでなく映像信号やコンピュ
ータデータを含んだ情報信号の光ディスクへの高密度記
録の研究が進んでいる。例えば、音声信号のみを記録し
た公知のコンパクトディスクの大きさの光ディスクに２
時間程度の映画の映像信号を含んだ情報信号を記録する
ならば、光ディスクの記録密度はかなり高密度にしなけ
ればならない。高密度記録のためには情報信号を記録す
るトラック間隔を小さくすることが考えられる。トラッ
ク間隔、すなわちトラックピッチを小さくした場合、問
題となることは情報信号に混入するクロストーク量が増
大して再生情報信号の品質を劣化させることである。特
に、光ディスクが光軸に対して傾いた場合、すなわち光
ディスクにチルトがある場合には一方の隣接トラックか
らのクロストーク量が増大して良好な信号再生ができな
いことが生ずる。

【０００３】光ディスクにチルトがあることによって起
きるクロストークは原理的には、次の式(１)に示される
コマ収差によって生じる。

【０００４】

【数１】

【０００５】この式から分かることは、同一のディスク
チルト角θであってもコマ収差の発生量は対物レンズの
開口数ＮＡの３乗に比例し、再生波長λに反比例するこ
とである。ＤＶＤ（ディジタルビデオディスク）等のデ
ィジタル情報信号を記録した光ディスクにおいては高密
度化を図るためには開口数ＮＡを例えば、０．６の如く
大きくする必要があるので、再生波長λの短波長化が考
えられている。しかしながら、再生波長λを現状値より
短く設定すると、ディスク製造技術の限界を越えてしま
うので、対物レンズの開口数ＮＡを下げるしかなく、光
ディスクの記録高密度化に逆行することになってしま
う。よって、光ディスクの記録高密度化のためにコマ収
差を開口数ＮＡ及び再生波長λの値の設定から小さくさ
せること自体が困難である。

【０００６】従来のピックアップ装置においては、クロ
ストークを減少させるために、ディスクの傾きを検出す
るチルトセンサを備え、そのチルトセンサで検出された
傾き検出量に応じて光ディスクへの光軸の傾きを制御す
るチルトサーボ制御が行なわれていた。図１は従来のピ
ックアップ装置に用いられているチルトセンサを示して
いる。このチルトセンサにおいて、発光ダイオード１１
はディスク傾き検出用のビーム光をディスク１２に対し
て発生し、受光器１３，１４は発光ダイオード１１を挟
んでディスク半径方向に設けられ、ディスク１２からの
反射光を各々受光する。受光器１３，１４の各受光レベ
ル信号は差動増幅器１５に供給され、その差分が取られ
る。例えば、図においてディスク１２の右側が下がるよ
うに傾くと、受光器１３の出力レベルが大きくなり、受
光器１４の出力レベルは小さくなるので、このレベル差
からディスクの傾きを検出できる。差動増幅器１５の出
力信号はピックアップ全体の傾き調整する駆動機構に供
給され、ディスク傾き検出器で検出された傾きを補正す
るようにピックアップ全体の傾きが自動調整される。

【０００７】しかしながら、チルトセンサはある程度の
大きさを必要とするため、再生ビームの集光位置に置く
ことはできない。その結果、チルトセンサでは再生（記
録）位置と異なる位置の傾きを検出していることにな
り、ことような間接的な手法では正確な補正を行なって
いるとは言えない。また、チルトセンサ、ピックアップ
等の経年変化による出力変化も正確な補正の妨げとな
る。

【０００８】このことは、特にクロストークの補正を前
提とする高密度記録の光ディスクの再生において問題と
なる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記した点に鑑みてなされたものであり、その目的とする
ところは、高記録密度化を図った光ディスクに対しても
十分にクロストークを低減させることができる光学式ピ
ックアップ装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の光学式ピックア
ップ装置は、光ディスクのトラック上に記録された信号
を光ビームを用いて光学的に読み取る光学式ピックアッ
プ装置であって、光ディスクの読み取るべき所望トラッ
クの内周に位置するトラックに記録された信号による所
望トラックへのクロストーク量と、その所望トラックの
外周に位置するトラックに記録された信号による所望ト
ラックへのクロストーク量との差異を、収差の発生を示
すチルトエラー信号値として生成するクロストークバラ
ンス演算手段と、チルトエラー信号値に基づいて収差の
補正を光学的に行なう補正手段と、を備えたことを特徴
としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照しつつ詳細に説明する。図２は本発明による光ディス
クプレーヤに用いられる光学式ピックアップ装置の光学
系を示している。このピックアップ装置において、光源
２１は図示しない駆動回路により駆動されて３ビームの
レーザ光を発射し、光源２１から発射されたレーザ光は
ビームスプリッタ２２によって反射された後、対物レン
ズ２４に到達する。対物レンズ２４はレーザビームを光
ディスク２６の記録面に収束させる。光ディスク２６の
記録面においては３ビームのレーザ光によって互いに隣
接する３つのトラックが個別に照射され、各トラック上
にスポット光が生じる。光ディスク１６の記録面で反射
した光ビーム、すなわち反射光は対物レンズ２４で平行
レーザビームにされた後、ビームスプリッタ２２を直線
的に通過し、受光器２７に到達する。

【００１２】受光器２７は、図４に示すように、３つの
受光素子３４〜３６を有し、それらの受光素子３４〜３
６各々はディスク２６からの３つの反射光のいずれか１
の反射光を受光するように構成されている。ディスク２
６上には図３に示すようにセグメント毎に同期信号エリ
ア、リファレンスエリア及びデータエリアが順に形成さ
れている。同期信号エリアの同期ピットはセグメント内
のピット読取の同期をとるために設けられ、他のエリア
のピットの最大反転間隔より長いピット長を有してい
る。リファレンスエリアにはディスク半径方向において
隣接する３トラック毎に同一のパターンが繰り返し形成
されている。その３トラック各々にはピット長Ｐのリフ
ァレンスピットが１ピットだけ形成され、そのリファレ
ンスピットはディスク２６内周側の１トラックでは同期
ピットの後エッジから距離Ｌ１だけ離れて位置し、中央
トラックでは同期ピットの後エッジから少なくとも距離
Ｌ２だけ離れて位置し、ディスク２６外周側の１トラッ
クでは同期ピットの後エッジから距離Ｌ３だけ離れて位
置している。リファレンスピットのピット長をＰとする
と、例えば、Ｌ２≧Ｌ１＋Ｐ、Ｌ３≧Ｌ２＋Ｐである。
このリファレンスエリア内のリファレンスピットの配置
は、ディスク半径方向において３トラック毎の同一のパ
ターンを繰り返す必要があるが、１つのリファレンスピ
ットの読取時にその読取信号に隣接トラックのリファレ
ンスピットによるクロストーク成分が含まれないような
位置であれば良い。

【００１３】上記の光源２１から発せられた３ビームの
ビーム光によってディスク２６上に生じるスポット光６
５〜６７は、図３に示すように形成される。すなわち、
スポット光６５がディスク２６内周側の１トラックに位
置し、スポット光６６がその外側のトラックに位置し、
スポット６７が最も外側のトラックに位置する。また、
それらのスポット光６５〜６７は同一ディスク半径方向
には形成されず、ディスク接線方向において６５〜６７
スポット光６７が最も先行した位置にあり、スポット光
６５が最も遅れた位置にある。スポット光６５，６６間
又はスポット光６６，６７間の距離は等しい。受光素子
３４はスポット光６５の反射光を受光し、受光素子３５
はスポット光６６の反射光を受光し、受光素子３６はス
ポット光６７の反射光を受光する。

【００１４】図４はクロストーク検出回路を含むＲＦ信
号生成回路を示している。このＲＦ信号生成回路におい
ては、受光素子３５には同期ピット検出回路７１が接続
されている。同期ピット検出回路７１は最大ピット長の
ピットを検出したとき、それを同期ピットと判断してそ
の同期ピットの後エッジの検出時点で同期ピット検出信
号を発生する。同期ピット検出回路７１にはタイミング
信号発生回路７２が接続されている。タイミング信号発
生回路７２は同期ピット検出信号に応答して４つのタイ
ミング信号を発生する。第１タイミング信号は同期ピッ
ト検出信号発生時からＬ１＋Ｐ／２の距離だけスポット
光がトラック上を移動するために要する時間が経過した
時点にて発生され、第２タイミング信号は同期ピット検
出信号発生時からＬ２＋Ｐ／２の距離だけスポット光が
トラック上を移動するために要する時間が経過した時点
にて発生され、第３タイミング信号は同期ピット検出信
号発生時からＬ３＋Ｐ／２の距離だけスポット光がトラ
ック上を移動するために要する時間が経過した時点にて
発生される。第４タイミング信号は第３タイミング信号
より若干遅れて発生される。

【００１５】また、受光素子３５には３つのサンプルホ
ールド回路７３〜７５が接続されている。サンプルホー
ルド回路７３は第１タイミング信号に応答して受光素子
３５の出力レベルを保持出力し、サンプルホールド回路
７４は第２タイミング信号に応答して受光素子３５の出
力レベルを保持出力し、サンプルホールド回路７５は第
３タイミング信号に応答して受光素子３５の出力レベル
を保持出力する。サンプルホールド回路７３〜７５の保
持出力には比較回路７６及び演算回路７７が接続されて
いる。比較回路７６は第４タイミング信号に応じてサン
プルホールド回路７３〜７５の各出力レベルを比較し、
サンプルホールド回路７３〜７５のうちの最大レベルを
出力したサンプルホールド回路を示す判定信号を出力す
る。演算回路７７は判定信号に応じてサンプルホールド
回路７３〜７５の出力レベルのうちの２つの出力レベル
間の減算を行なう。

【００１６】演算回路７７の出力にはチルト制御用モー
タ７８を駆動する駆動回路７９が接続されている。ディ
スク２６に対するピックアップ装置の傾きを調整するた
めにピックアップ装置はディスク半径方向で所定の角度
内において所定軸を中心にしてチルト制御用モータ７８
によって駆動されるようになっている。また、ＲＦ信号
生成回路においては、加算器８１が設けられている。加
算器８１の一方の入力には受光素３４が接続され、他方
の入力には遅延素子８２を介して受光素子３６が接続さ
れている。加算器８１の出力には乗算器８３が接続さ
れ、乗算器８３は加算器８１の出力値にＫ／２を乗算す
る。Ｋは定数である。また、受光素子３５の出力には遅
延素子８４が接続されている。更に、乗算器８３及び遅
延素子８４には減算器８５が接続され、減算器８５は遅
延素子８４の出力レベルから乗算器８３の出力レベルを
差し引く。減算器８５の出力信号がＲＦ信号であるとこ
ろの読取信号である。遅延素子８２，８４は各光スポッ
ト６５〜６７が同一半径上にないことを補償するために
設けられており、遅延素子８２による遅延時間は、ディ
スク接線方向のスポット光間の距離Ｓの２倍の距離を光
スポットが移動するために要する時間である。また遅延
素子８４による遅延時間は、ディスク接線方向のスポッ
ト光間の距離Ｓを光スポットが移動するために要する時
間である。

【００１７】かかる構成において、ディスク２６は図３
に矢印で示したディスク回転方向に回転する。よって、
ビーム光の照射によってディスク２６上に形成された３
つのスポット光６５〜６７は図３においてはその矢印と
は逆方向に進むことになる。そのスポット光６５〜６７
のうちの中央のスポット光６６が同期信号エリアに進ん
だ状態においては、そのスポット光６６の反射光を受光
する受光素子３５の出力には同期ピットによる出力レベ
ルが生じる。

【００１８】なお、受光素子３４〜３６各々ではディス
ク上のランド部分での反射光は明るく、スポット光内で
ピット部分が多くなるほど反射光は暗くなるが、図示し
ていない反転バッファが受光素子３４〜３６各々の出力
に挿入されているので、受光素子３４〜３６の出力レベ
ルとしてはピット部分が多くなるほど高くなる。受光素
子３５の出力レベルが同期ピットによる反射光により高
くなり、図６の如く閾値を越えると、同期ピット検出回
路７１はそのピットの長さを検出する。ピットの長さが
所定ピット長（例えば、１１Ｔ、Ｔは単位ビット長）を
越えると、同期ピット検出回路７１は同期ピットと判断
し、受光素子３５の出力レベルが閾値を下回ったとき同
期ピット検出信号を発生する。

【００１９】同期ピット検出信号はタイミング信号発生
回路７２に供給され、そして、Ｌ１＋Ｐ／２の距離だけ
スポット光６６がトラック上を移動するために要する時
間が同期ピット検出信号発生時から経過した時点にて第
１タイミング信号が発生される。第１タイミング信号は
スポット光６６がリファレンスエリアに進んでからリフ
ァレンスエリア内の３種類のリファレンスピットのうち
の同期ピットに最も近い位置のリファレンスピットに対
応した時点で発生される。この第１タイミング信号に応
答してサンプルホールド回路７３に受光素子３５の出力
レベルが保持される。

【００２０】次に、同期ピット検出信号発生時からＬ２
＋Ｐ／２の距離だけスポット光がトラック上を移動する
ために要する時間が経過した時点にて第２タイミング信
号が発生される。第２タイミング信号はリファレンスエ
リア内の３種類のリファレンスピットのうちの同期ピッ
トに２番目に近い位置のリファレンスピットに対応した
時点で発生される。この第２タイミング信号に応答して
サンプルホールド回路７４に受光素子３５の出力レベル
が保持される。

【００２１】更に、同期ピット検出信号発生時からＬ３
＋Ｐ／２の距離だけスポット光がトラック上を移動する
ために要する時間が経過した時点にて第３タイミング信
号が発生される。第３タイミング信号はリファレンスエ
リア内の３種類のリファレンスピットのうちの同期ピッ
トに最も遠い位置のリファレンスピットに対応した時点
で発生される。この第３タイミング信号に応答してサン
プルホールド回路７５に受光素子３５の出力レベルが保
持される。

【００２２】第３タイミング信号の発生後にはサンプル
ホールド回路７３〜７５各々には第１〜第３タイミング
信号に応答して保持した出力が得られるので、第３タイ
ミング信号の発生直後にタイミング信号発生回路７２か
ら発生される第４タイミング信号に応答して比較回路７
６はサンプルホールド回路７３〜７５の各保持レベルを
比較する。その保持レベルのうちの最大値が、受光素子
３５が読み取るべきトラックのリファレンスピットによ
るレベルである。比較回路７６はサンプルホールド回路
７３〜７５のうちの最大値を出力したサンプルホールド
回路を示す判定信号を出力する。

【００２３】３つのスポット光６５〜６７、すなわち受
光素子３４〜３６が関係する３つのリファレンスピット
の配置タイプとしては図５（Ａ）〜（Ｃ）に示す３つの
種類がある。図５（Ａ）の配置タイプの場合には、同期
ピットに最も近い位置のリファレンスピットを有するト
ラックに受光素子３４が対応し、同期ピットに２番目に
近い位置のリファレンスピットを有するトラックには受
光素子３５が対応し、同期ピットに最も遠い位置のリフ
ァレンスピットを有するトラックには受光素子３６が対
応する。図５（Ｂ）の配置タイプの場合には、同期ピッ
トに２番目に近い位置のリファレンスピットを有するト
ラックに受光素子３４が対応し、同期ピットに最も遠い
位置のリファレンスピットを有するトラックには受光素
子３５が対応し、同期ピットに最も近い位置のリファレ
ンスピットを有するトラックには受光素子３６が対応す
る。図５（Ｃ）の配置タイプの場合には、同期ピットに
最も遠い位置のリファレンスピットを有するトラックに
受光素子３４が対応し、同期ピットに最も近い位置のリ
ファレンスピットを有するトラックには受光素子３５が
対応し、同期ピットに２番目に近い位置のリファレンス
ピットを有するトラックには受光素子３６が対応する。

【００２４】比較回路７６が出力した判定信号がサンプ
ルホールド回路７３を示すならば、図５（Ｃ）の配列タ
イプであったことになり、サンプルホールド回路７５に
はディスク内側の隣接トラックからのクロストーク量を
示すレベルｅ₀₁が保持され、サンプルホールド回路７４
にはディスク外側の隣接トラックからのクロストーク量
を示すレベルｅ₀₂が保持される。演算回路７７は判定信
号に応じてサンプルホールド回路７５の出力レベルｅ₀₁
からサンプルホールド回路７４の出力レベルｅ ₀₂を差し
引く。

【００２５】判定信号がサンプルホールド回路７４を示
すならば、図５（Ａ）の配列タイプであったことにな
り、サンプルホールド回路７３にはディスク内側の隣接
トラックからのクロストーク量を示すレベルｅ₀₁が保持
され、サンプルホールド回路７５にはディスク外側の隣
接トラックからのクロストーク量を示すレベルｅ₀₂が保
持される。図６は図５（Ａ）の配列タイプの場合に受光
素子３５から出力されるレベル変化例を示している。演
算回路７７は判定信号に応じてサンプルホールド回路７
３の出力レベルｅ₀₁からサンプルホールド回路７５の出
力レベルｅ₀₂を差し引く。

【００２６】判定信号がサンプルホールド回路７５を示
すならば、図５（Ｂ）の配列タイプであったことにな
り、サンプルホールド回路７４にはディスク内側の隣接
トラックからのクロストーク量を示すレベルｅ₀₁が保持
され、サンプルホールド回路７３にはディスク外側の隣
接トラックからのクロストーク量を示すレベルｅ₀₂が保
持される。演算回路７７は判定信号に応じてサンプルホ
ールド回路７４の出力レベルｅ₀₁からサンプルホールド
回路７３の出力レベルｅ₀₂を差し引く。

【００２７】よって、演算回路７７においては、判定信
号がいずれのサンプルホールド回路を示しても結果的に
はｅ₀₁−ｅ₀₂を算出することが行なわれる。このｅ₀₁−
ｅ₀₂はクロストークバランスレベルであり、隣接トラッ
クのうちのクロストーク量が多いトラックがｅ₀₁−ｅ₀₂
の正負から分かり、またその程度がｅ₀₁−ｅ₀₂の大きさ
から分かる。ｅ₀₁−ｅ₀₂はチルトエラー信号として駆動
回路７９に供給され、駆動回路７９はそのｅ₀₁−ｅ₀₂が
略０となるように（すなわち、ｅ₀₁−ｅ₀₂の絶対値が最
小になるように）チルト制御用モータ７８を駆動するの
である。

【００２８】一方、スポット光６５の反射光を受光する
受光素子３４の出力レベルｅ₁はスポット光６７の反射
光を受光する受光素子３６の出力レベルｅ₂と加算器８
１において加算される。受光素子３６の出力信号は加算
器８１に供給される前に遅延素子８２によって遅延され
ているので、スポット光６５が位置するディスク半径方
向のライン上にスポット光６７が位置しているときに受
光素子３６が受光した反射光レベルが加算器８１には供
給される。加算器８１の出力信号ｅ₁＋ｅ₂は乗算器８３
によってＫ／２を乗算される。Ｋは上記したように定数
であり、ディスクによるチルトがないとするときの両隣
接トラックからのクロストーク量は予め分かるので、そ
れに応じて設定されている。よって、乗算器８３の出力
レベルは隣接トラックからのクロストーク量を示すこと
になり、それが減算器８５に供給される。遅延素子８４
からは、スポット光６５が位置するディスク半径方向の
ライン上にスポット光６６が位置しているときに受光素
子３５が受光した反射光レベルｅ₀が出力され、そのレ
ベルｅ₀からＫ(ｅ₁＋ｅ₂)／２を減算器８５で差し引く
ことによりクロストーク量を除いた読取信号を得ること
ができる。

【００２９】なお、クロストークバランスを検出する手
段として、本実施の形態では説明を簡単にするためにリ
ファレンスピットを用いて中央のピットの受光出力より
クロストークバランスを算出するようにしているが、こ
れに限らず、実施例のように特別なリファレンスピット
を設けなくとも、中央トラックの読み取り位置とこの読
み取り位置に隣接する隣接トラックとの受光出力を３ビ
ーム、又は１ビームピックアップで個別に検出し、各々
の検出出力に基づきクロストークバランスを求めるよう
に構成することも可能である。

【００３０】更に、本実施の形態では、ピックアップの
傾きを変えることでクロストークバランスが減少するよ
うに制御しているが、これに限らず、ピックアップを構
成する対物レンズ、コリメータレンズ等を傾けたり、液
晶素子によって位相差を与えたりすることも可能であ
る。要するに、式(１)のようなクロストークバランスを
崩す原因となる収差を補正する手段であれば良い。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光ディスクの読み取るべき所望トラックの内周に位置す
るトラックに記録された信号による所望トラックへのク
ロストーク量と、その所望トラックの外周に位置するト
ラックに記録された信号による所望トラックへのクロス
トーク量との差異が、収差の発生を示すチルトエラー信
号値として生成され、そのチルトエラー信号値に基づい
て収差の補正が光学的に行なわれる。よって、再生光の
集光位置でのクロストークバランスに基づいて収差の補
正が行なわれるので、チルトセンサに比較してディスク
の傾きにより生じる収差（クロストークバランスの崩れ
として認識できる）を正確にキャンセルすることがで
き、本発明は特に高密度記録を図った光ディスクの再生
に適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のピックアップ装置に用いられているチル
トセンサを示す図である。

【図２】本発明による光学式ピックアップ装置の光学系
を示す概略図である。

【図３】光ディスクの各トラックのピット列を示す図で
ある。

【図４】本発明によるピックアップ装置の回路ブロック
を示す図である。

【図５】リファレンスピットの配列タイプを示す図であ
る。

【図６】受光素子の出力レベル変化例を示す波形図であ
る。

【主要部分の符号の説明】

１３，１４，２７受光器３４〜３６受光素子７１同期ピット検出回路７３〜７５サンプルホールド回路７８チルト制御用モータ８１加算器８２，８４遅延素子８３乗算器８５減算器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ディスクのトラック上に記録された信
号を光ビームを用いて光学的に読み取る光学式ピックア
ップ装置であって、前記光ディスクの読み取るべき所望トラックの内周に位
置するトラックに記録された信号による前記所望トラッ
クへのクロストーク量と、前記所望トラックの外周に位
置するトラックに記録された信号による前記所望トラッ
クへのクロストーク量との差異を、収差の発生を示すチ
ルトエラー信号値として生成するクロストークバランス
演算手段と、前記チルトエラー信号値に基づいて前記収差の補正を光
学的に行なう補正手段と、を備えたことを特徴とする光
学式ピックアップ装置。
【請求項２】前記所望トラックの内周及び外周に位置
するトラックに記録された信号による前記所望トラック
へのクロストーク量を前記所望トラックの読取信号から
減算する減算手段を更に備えたことを特徴とする請求項
１記載の光学式ピックアップ装置。