JPS5828652B2 - ヨミトリソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、映像並びに音声情報の如き情報を円盤状情報
媒体上に渦巻状情報トラックをもって、光学的形態に記
録し、これらの情報トラックにレーザービームを照射し
て情報を読みとる装置に関するものである。

これらに関する装置については、特公昭４６−３０８５
１号公報に記載されている。

この従来装置においては、レーザービームを情報媒体に
照射し、この情報媒体から出る光ビームを、鋭角を成し
て配置された２つの反射面に収束させ、２つの副ビーム
に分割した後、光検出セルに供給する。

この２つの検出セルからの出力を比較することにより、
情報トラックに泊ってレーザーを含む読みとり装置を光
学的に制御し、さらに反射面の位置の制御も行なわれる
ものである。

また、この種の読みとり装置の改良については、特開昭
４７２６０４１号公報に記載されている。

この改良例は、読みとるべき情報トラック及びこの情報
トラック附近の像を回折格子上に形成し、光検出セルか
らの出力で、検出すべき格子の移動制御及び光学系の移
動制御を行い、情報媒体を読みとる方式である。

即ち、従来のこれらの装置については上述のごとく、情
報媒体にレーザービームを照射後、光検出セルに至る間
の光路中に、２面反射鏡あるいは回折格子等を設け、ト
ラックの移動を検出し、光ビーム内に含まれる他のトラ
ックと区別して読みとろうとするトラックのみを選出し
ようとするものである。

これらの装置にあっては、非常に高密度に記録された情
報、例えば情報トラック巾１μｍ、）ラックのピッチ２
μｍ１最高記録波長３μｍ程度の情報を再生する場合、
前者において、ビームスポットの情報トラックに対する
位置の制御は、検出系及び光学系を含むハウジング全体
を移動することにより行なわれる為、上記の様な微小な
位置関係を制御するには適さない。

また円盤状情報媒体の読みとり時の回転数にも制限を受
ける。

次に後者の場合には、検出用の照射ビームスポットは、
少くとも読みとろうとするトラック及びその部分附近の
トラックが格子を形成するだけの径であることが要求さ
れるため、読みとり得る最高記録波長は３μｍをはるか
に越えた長さになってしまう。

従って後者の場合、読みとろうとするトラックの選択は
出来たとしても、最高記録周波数に制限を受けることに
なる。

しかし、これらの装置の欠点は、レーザービーム発生装
置から円盤状情報媒体照射に至る間のレーザービームの
精密制御を行い、レーザービームのビームスポットを、
一本の情報トラック上のみに正確に照射することにより
改良することが出来る。

ところで、この種の円盤状情報媒体に信号を光学的形態
で記録する場合、電子ビーム又はレーザービーム等を用
いる事により、記録トラック幅１μｍ、）ラックピッチ
２μｍ程度の記録は、良く制御されたビーム装置を用い
れば、円盤状記録媒体の回転中心と、記録トラックの偏
心を、トラック幅以下にする事は比較的容易である。

ところが記録された円盤状媒体を複製し、さらに読みと
り装置にかけて回転させながら読みとる場合、製作上の
誤差により、記録時と読みとり時との偏心はさけること
ができない。

円盤状情報媒体及び読みとり装置を大量生産出来る程度
の生産技術をもって生産したとすれば、円盤状情報媒体
の直径を３０ＣＩｒＬ程母とした場合、偏心を５０μｍ
〜１００μｍ以下にすることは相当の困難を伴うもので
ある。

また読みとり装置にかけて読みとる場合、ビームスポッ
トは実用上２μｍＺ以下である必要があり、ビームスポ
ットと情報トラックの読みとり時の位置ずれは、０．５
μｍ・以下を要求される。

従ってビームスポットは全体として円盤状情報媒体の１
回転中に１００μｍ〜２００μｍの移動を行い、しかも
微小部分について０．５μｍ以下の精度で精密に制御さ
れなければならない。

即ちビームスポットの制御機構は４６ｄＢ〜５２ｄＢ以
上の忠実度をもつ必要がある。

尚、通常この種の円盤状情報媒体にはＮＴＳＣ方式のビ
デオ信号あるいはＰＡＬ方式のビデオ信号が記録され、
読みとり時には毎秒３０回転あるいは２５回転で回転し
ている。

電子ビームスポット又は光学的スポットで曲線を追跡す
る装置としては、特公昭４７−１２１６８号公報、同３
７−４８１５号公報、同３６−８６０８号公報等に記載
があるが、トラック中に情報が記録されでおり曲線の位
置以外にその情報を読みとらなければならない場合には
、これらの例は適用できない。

本発明の目的とするところは、単一モードのレーザービ
ームを用い、情報トラックとビームスポットとの相対的
位置関係を一定に保持すべく、精密なトラッキング制御
を広範囲かつ正確に行い、高精度に記録した円盤状情報
媒体から情報を読みとる装置を提供するにある。

以下、本発明の一実施例を図示に従い説明する。

第１図は円盤状情報媒体（以下単に円盤と呼ぶ）１の一
例を示すものであり、この円盤１の一側面に情報トラッ
ク２により情報が記録されている。

第２図にはその記録状態の例として、円盤１上に記録さ
れた情報トラック２の極く一部分の平面図を拡大して示
しである。

ここでは便宜上、情報トラック２は光反射領域３に低反
射領域４の小ビット５を配列して構成されており、小ビ
ット５の半径方向の幅５μは一定であり、情報トラック
２方向（円周方向）の長さ５ｂと間隔が異なることによ
り、ビデオ及び音声等の情報が記録されている。

しかし、本発明及び以下述べる実施例は、低反射領域４
中に設けた高反射ビットは勿論、光透過領域中に設けた
光吸収小ビット、または、その反対構造においても適用
することができる。

尚、例えば小ビット５の幅５ａは１μｍ程度、情報トラ
ック方向長さ５ｂは情報により任意に変り得るが、最も
短いもので２〜３μｍ１情報トラツク２の間隔は２μｍ
程度とする。

この円盤上の情報を読みとるのに使用される機械的構成
の概要を示す側面図を第３図に示す。

即ち、円盤１は、はぼ一定速度で回転するようにモータ
ー６で駆動するターンテーブル７の上に置かれる。

読みとりのためのレーザービーム発生装置８からのレー
ザービーム９は反射鏡１０゜１１を経て、ピックアップ
装置１２に至る。

ピックアップ装置１２の詳細は第４図に示す通りであり
、レーザービーム９を円盤１にほぼ垂直に入射させるた
めの反射鏡１３、レーザービーム９を収束して円盤１上
に微小なビームスポット２３を照射するためのビーム収
束装置１４、レーザービームを微小角度偏向し、ビーム
スポット２３を情報トラック２に正確に照射するための
偏向装置１５、ビームスポット２３の直径を一定範囲に
保つための自動焦点装置１６より構成されている。

ピックアップ装置１２は、送り用モーター１７によって
作動されるリード螺子１８により、円盤１の表面と平行
な方向で、かつ方向矢印１９（半径方向）の向きに、円
盤１の一回転に対しほぼ正確に情報トラック２の１ピッ
チ分、連続的に送られる。

さらに円盤１を照射後の光ビーム２０を電気信号に変え
る光検出素子２１、及び光検出素子２１に光ビーム２０
を導入するための反射鏡２２がピックアップ装置１２と
一体的に取り付けられている。

ピックアップ装置１２に入射した光ビーム９は反射鏡１
３により反射され、レンズ系で構成されるビーム収束装
置１４により円盤１上にビームスポット２３を形成する
。

円盤１を照射後の反射した光ビーム２０は、反射鏡２２
により光検出素子２１に導かれ、電気信号に変換される
。

変換された電気信号の内、情報トラック２とビームスポ
ット２３のずれ量の情報を含む部分は取り出されて、偏
向装置１５を駆動し、円盤１上の情報トラック２の上を
ビームスポット２３が正確に照射するように、ビームス
ポット２３の精密な制御がなされる。

今、映像及び音声のごとき情報を、周波数変調、パルス
位相変調、パルス幅変調のごとき、搬送波振巾を変化さ
せない変調を捲して記録した第１図、第２図のごとき円
盤１の情報トラック２を照射した後の反射した光ビーム
２０の出力は、ビームスポット２３と情報トラック２が
正確に一致していれば第５図の様に光検出素子２１によ
り読みとることができる。

またビームスポット２３と情報トラック２が一致せず変
動している場合は第６図の様になる。

第５図、第６図において２４は円盤の高反射領域により
得られる光検出素子２１の受光する光ビーム２０の出力
レベルであり、２５は円盤の低反射領域にて構成される
小ビット５により得られる光検出素子２１の受光する光
ビーム２０の出力レベルである。

ここで、読みとるべき映像及び音声のごとき情報は、出
力レベル２４と２５の時間的変化に含まれており、断続
して表われる出力レベル２５には、読みとるべき情報は
含まれていない。

即ち出力レベル２５の部分は、ビームスポット２３と情
報トラック２のずれのみにより変化する。

尚、記録を振幅構造のものとすると、出力レベル２５ま
たは２４の変動に、映像及び音声等の読みとるべき情報
が含まれており、これらの出力変動をとり出しても、ビ
ームスポット２３と情報トラック２のずれによる出力変
動と干渉することになり、必要な情報を読みとることは
できない。

次に、光検出素子２１の受光するビーム出力から、ビー
ムスポット２３と情報トラック２との位置ずれ情報（以
下、トラッキング信号と呼ぶ）を分離する方法の電気的
段階を第７図に、ブロック図として示しである。

光検出素子２１からの出力は、一度、増幅回路２６で増
幅され、出力レベル２４の部分と２５の部分を分離すべ
く、基準出力との差出力をとり出す等の方法で構成され
る分離回路２７を通り出力レベル２５の部分の出力だけ
になる。

次に包絡線出力を得る回路２８により包絡線出力を得た
後に、ビームスポット２３の情報トラック２に対する基
準設定位置に対応する第２の基準出力との差を得るレベ
ル調整部２９によりトラッキング信号として取り出され
る。

取り出された信号はさらにフィルター等で高周波雑音を
とり除かれる場合もある。

このようにして取り出されたトラッキング信号は断続的
でなく、後述するビームスポット２４の偏向を安定して
制御する為に重要である。

尚、第７図のブロック図は、高反射領域中に低反射の小
ビット５を設けた場合であるが、逆に低反射領域４に高
反射の小ビット５を設けた場合については、分離回路２
７は省略出来ることは明らかである。

このようにして得られたトラッキング信号と、ビームス
ポット２３と情報トラック２との位置ずれの関係が、ど
のような関係にあるかを解析する事により、トラッキン
グ信号を用いて、ビームスポット２３位置を正確に制御
出来る。

即ち、単一モードのレーザービーム９を収束してビーム
スポット２３を作り前記小ビツト５上に照射すると、小
ビット５とビームスポット２３が、はずれない範囲に於
て、小ビット５とビームスポット２３の中心の、微小な
時間に於けるずれ量ｌは、反射ビーム光量の函数、即ち
、トラッキング信号から逆算出来、ｌ （ｔ）＝Ｆ （
ｕ （ｔ） ）と表わせる。

、（１）は、時間ｔにおけるトラッキング信号レベルで
ある。

従って、情報トラックの総合ずれ量りは、 Ｌ＝ｆ ｌ （ｔ） ｄ ｔであるから Ｌ＝ｆＦ（ｕ（ｔ））ｄ ｔと表わせる。

即ち、Ｌに相当する分だけ偏向装置１５によりビームス
ポット２３を移動させることを行えば、ビームスポット
２３と情報トラック２は常に一致していることになる。

次に、ビームスポット２３を移動させる偏向装置１５に
ついて詳述する。

第８図に示すとおり、平行光線を焦点距離ｆなるレンズ
で収束したビームスポットは、入射角がθだけ変化する
と、収束平面上では、θが微小な場合ｆθだけ移動する
。

従って入射角の変化θに比例したビームスポット２３の
移動量が得られることになる。

第８図は平行光線について説明したが、平行光線でない
場合は、第９図のように（ｆ＋ｍ）θとなり、やはりビ
ームスポット２３の移動量は入射角の変化に比例する。

偏向角θを得る装置は、第１０図及び第１１図に示しで
ある。

第１０図は、ＫＤＰ１チタン酸バリウム、硝石等の電気
光学結晶３０を用いた場合の実施例であり、第１１図は
、プリズム、又はミラー３６等を用いた場合の実施例で
ある。

すなわち、第１２図において、電気光学結晶３０の３０
ａの方向に電気光学結晶３０のＺ軸をとり、Ｚ軸方向に
電圧Ｖを加えると、屈折率変化分δは、 δ＝ｎ（９ｒｖ／２ｄと表わせる。

ｎは電圧を加えない場合の屈折率、ｒは電気光学結晶３
０による定数である。

又ｄは３０ａの方向の厚みである。

従って、これに第１０図の３０ｂの様に入射する光ビー
ムの偏向角θは、 θ＝Ｈｎ３ｒｖ／ｈｄ となり、加える電圧■に比例した偏向角を得ることがで
きる。

Ｈは電気光学結晶３０の光路方向の厚さであり、ｈはＨ
，ｄと直角な方向の厚みである。

尚、電気光学結晶３０は、プリズム状に切りとった電気
光学結晶を２個用いて構成しであるが、１個の場合でも
、多数個の場合でも成りたつ。

以上を総合して、ビームスポット２３の移動量りを得る
為に電気光学結晶３０に加えるべき電圧■は、 Ｋは定数である。

と表わせ、トラッキング信号レベルＵ（ ｔ）を用 いて、■を得ることができる。

尚、電気光学結晶３０には、 なるバイアス電圧■。

をかけて使用する事が望ましく、バイアス電圧■。

は、電気光学結晶３０の偏向感度の増加と直線性の向上
、または付属する電気回路を容易にする等の効果がある
。

また、バイアス電圧■は屈折率を増す方向にかける方が
望ましい。

ここで、Ｆ（ｕ（ｔ））なるトラッキング信号の函数は
、概略的にはＫ。

、（１）の比例函数、あるいは、 等の近似函数を用いることが出来、要求される性能に応
じて種々の近似計算回路を用いる。

また、これらの積分は、第１２図、第１３図に示すよう
な、一般的積分回路を用いることにより容易に得られる
。

従って、ビームスポット２３の制御系をブロック図で表
わすと、第１４図の様になる。

トラッキング信号ｕ（１）は、計算回路３１により計算
された後、積分回路３２に入り、積分回路３２からの出
力は、適当な比例減衰器３３を通った後に、電気光学結
晶３０に加えられる。

次に、第１１図に示すプリズム又はミラー３６等を用い
た偏向装置１５の実施例について説明する。

プリズム又はミラー３６の回転角α（光ビームの偏向角
は、２αとなる。

）を得るためには、磁束密度を変化させる方法、または
圧電気磁気等を用いる方法等があるが、第１１図には、
電流比例の可動コイル形の偏向装置１５を例示しである
。

回転軸３５，３５’にミラー、又はプリズム３６の、ビ
ーム反射又は入射面が、回転軸と略平行に取りつけ、回
転軸に対して垂直方向に磁石３７により磁界をかけてお
くことにより、コイル３８に電流■を流せば、コイル３
８には、回転力が発生し、スプリング３９によりつり合
う位置まで回転する。

回転角が小さい範囲で、α−Ｐ■、となり電流と回転角
は比例する。

Ｐは定数である。コイル３８のインピーダンスをＲとす
れば、 となる。

■はコイル３８両端の電圧である。即ち電圧に容易に変
換でき、前述の電気光学結晶３０を用いた場合と同様の
制御が行える。

但し、レーザービーム９の偏向角に対し、ミラー又はプ
リズム３６の偏向角は２分の１である。

また、適当なバイアスをかける事は前述の電気光学結晶
３０を用いた偏向装置１５の場合と同様であるが、この
場合は、電流又は電圧と、スプリング３９との共動作用
において、バイアスがかけられることになる。

尚、図示してないが、偏向装置１５は、レンズ系を光軸
に対して垂直方向に水平移動させる装置でも達成され、
この場合は収束装置も兼ねることになる。

以上のようなビームスポット２３の制御系を用いること
により、非常に高＠度に記録された情報トラック２の記
録幅に比べて広範囲な振れに対しても、ビームスポット
２３が正確に追跡照射することができる。

ここで前述したように、円盤１の偏心等により生ずる情
報トラック２の変動によるビームスポット２３と情報ト
ラック２とのずれは、１００μｍ〜２００μｍ程度であ
るのに対し、情報トラック２の小ビット５とビームスポ
ット２３との位置関係の信号は、情報トラック２とビー
ムスポット２３がまったくはずれたのでは発生せず、ビ
ームスポット２３と情報トラック２とがはずれない範囲
しか発生しない。

しかし、この範囲での最大ずれは高々１μｍである。

従って、単にビームスポット２３を移動しようとしても
、ビームスポット２３と情報トラック２がずれる範囲内
、即ち高々１μｍの範囲でしかビームスポット２３を移
動することはできない。

しかし前述の如げ１００〜２００μｍのレーザービーム
の移動も当然必要なわけで、偏向装置１５にもこれに相
当するだけの大きな入力を与えなければならない。

しかし乍ら、このような大きな入力を、高々１μｍの範
囲でしかずれないビームスポット２３と情報トラック２
とのずれから得るべきでない。

即ち、このようにビームスポット２３が情報トラック２
からはずれずに信号を検出し得るずれの範囲は約１μｍ
であり、またこの１μｍの範囲内において最大限ずれた
とすると、情報信号にも影響を与え雑音が混入すること
もある等の点を考慮すると、上記の如き余り大きくずれ
たずれからの誤差を含む出力信号を用いることは得策で
なく、たとえビームスポット２３が情報トラック２から
外れず追跡したとしても、その精、度は極めて低いもの
とならざるを得ない。

そこで本発明では、ビームスポット２３と情報トラック
２が相対的にずれることにより発生する信号を積分回路
を通して、その信号を時間と共に増大させ、その信号を
偏向装置１５に入力し、ビームスポット２３と情報トラ
ック２との相対的ずれを補正する。

このように積分回路によりビームスポット２３と情報ト
ラック２との微小ずれから生ずる出力信号を積み重ねて
いるために、時間と共に、微小ずれから比較的大きな出
力信号を得る。

従って前述の如く円盤１の偏心等で情報トラック２が大
きく変動している場合でも、必ずしも、情報トラック２
とビームスポット２３とがずれていなくとも、前記積み
重ねた信号を用いれば、ビームスポット２３と情報トラ
ック２との相対的ずれの補正ができる。

このように情報トラック２の偏心、あるいはピックアッ
プ１２の送りと情報トラック２のピッチとのずれ等に対
するレーザービームの比較的広範囲にわたる偏向制御を
可能にすると共に、ビームスポット２３と情報トラック
２との小さなずれの範囲内からトラッキング信号を検出
できるようにして、精度の高いトラッキング及び情報の
再生を可能にしたものである。

そして本発明の上記実権例では、ビームスポット２３を
制御すべきトラッキング信号は、記録されている信号と
互いに干渉することがなく、読みとるべき情報に影響を
与えず、単一モードのレーザービームを用いているから
、前述の計算回路３１においても、非常に感度の良い一
定したものを用いることができ、またトラッキング信号
は、断続的でなく包絡線出力に変形されているので、ビ
ームスポット２３の制御回踏による雑音が、読みとるべ
き情報に入り込むこともなく、シかも包絡線出力は積分
回路を通した後に偏向装置に入力されるから、情報トラ
ックの偏心、あるいはピックアップの送りと情報トラッ
クのピッチとのずれ等に対し、前述の如くレーザービー
ムを広範囲にわたって偏向制御できるとともに、ビーム
スポットと情報トラックとの小さなずれの範囲内からト
ラッキング信号を検出して精度の高いトラッキング及び
情報の再生を可能にし、さらに円盤１を照射する前のレ
ーザービーム９を制御する為、レーザービーム９の広が
りも少なく、偏向装置１５も非常に小型化出来、制御特
性の良いものが得られる。

次に、ビームスボッ１２３位置の判定と移動させるべき
方向との関係について説明する。

第１６図において、ビームスポット２３が４７に示す位
置にずれている場合に、ずれに対する修正の方向は矢印
４Ｂの方向に設定すると仮定する。

この場合ビームスポット２３が４９に示す位置にあって
もトラッキング信号の方向性は、やはり矢印４８の方向
である。

従って、ビームスポット２３は矢印５０の方向へさらに
偏向されて隣接する情報トラック２の５１の位置に移り
この部分で制御されることになる。

従って前記偏向装置１５においては、ビームスポット２
３と情報トラック２位置の方向比の判定は特に必要とし
ない。

一般に、映像信号を記録した場合、例えばＮＴＳＣ信号
を１回転１画像として記録した場合、隣接する情報トラ
ック２は３０分の１秒に相当する画像の違いとして記録
されている。

従って初期の方向性の判定を特に行わない本実症例の場
合の様に、ビームスポット２３の追跡初期に１トラック
飛んでしまうことがあっても以後の追跡が正確になされ
るならば、伺ら問題ない画像再生が行えるものである。

尚、自動焦点装置１６の構成の１例は第１５図に示す。

金属片４４と円盤１との間の静電容量の変化を利用して
円盤１の上下方向の移動量を検出する装置４５からの出
力によりビーム収束装置１４を光軸方向に動かすドライ
バー４６の作動を行いビーム収束装置１４と円盤１が常
に等間隔を保つ様制御されている。

本発明は上述のごとく構成してなり、トラッキング信号
を断続的でなく包絡線出力に変形し、積分回路を通した
後にレーザービームの偏向装置に入力させているため、
情報トラックの偏心、あるいはピックアップの送りと情
報トラックのピッチとのずれ等に対応して必要な比較的
大きなレーザービームの移動から、ビームスポットと情
報トラックとの小さなずれの補正まで、精密なトラッキ
ング制御を広範囲かつ正確に行え、高＠度に記録した円
盤からの確実な情報の再生を可能にした読みとり装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は円盤状情報媒体の１例、第２図は情報媒体上の
記録状態を示す情報媒体平面の１部拡大図、第３図は情
報媒体の記録を読みとるための機械的構成の側面図、第
４図はピックアップ装置の詳細図、第５図、第６図は光
検出素子より得られる出力波形を示す。 第７図は光検出素子の出力からビームスポットと情報ト
ラックとの位置ずれ情報を分離する電気的方法のブロッ
ク図、第８図、第９図はレンズにおけるビーム入射角と
ビームスポット位置の関係図、第１０図、第１１図はビ
ーム偏向装置の例、第１２図、第１３図は積分回路の例
、第１４図はビームスポットの制御系をブロック形式で
表わしたもの、第１５図は自動焦点装置の１例であり、
第１６図はビームスポットのトラックの初期追跡の関係
を示す説明図である。 １・・・・・・円盤状情報媒体、２・・・・・・情報ト
ラック、８・・・・・・レーザービーム発生装置、９・
・・・・・レーザービーム、１４・・・・・・ビーム収
束装置、１５・・・・・・偏向装置、２０・・・・・・
光ビーム、２１・・・・・・光検出素子、２３・・・・
・・ビームスポット、２４，２５・・・・・・出力レベ
ル、３２・・・・・・積分回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 映像及び音声のごとき情報を、周波数変調、パルス
   位相変調、パルス幅変調のごとき搬送波振幅を変化させ
   ない変調を推して光学的形態に記録した円盤状情報媒体
   １の情報トラック２に、単一モードのレーザービームを
   照射し、このレーザービームによる円盤状情報媒体１上
   のビームスポット２３と前記情報トラック２とのずれ量
   に相当する信号を、前記円盤状情報媒体１照射後の光ビ
   ーム２０中に断続して含ませ、光検出素子２１により電
   気的出力に変換し、該光検出素子２１の出力レベル２４
   ．２５のうち前記ずれ量に相当する信号を含む部分の出
   力レベル２５と基準出力との差出力の包絡線出力を得、
   該包絡線出力を積分回路３２を通して前記レーザービー
   ムの偏向装置１５を作動させる入力となしたことを特徴
   とする読みとり装置。