JPS60143448A - スキユ−エラ−検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は光学式ビデオディスクなどのような回転ディ
スクのスキュー角を検出する場合に適用して好適なスキ
ューエラー検出回路に関する。

背景技術とその問題点 光学式ディスク１４律装置ではレーザービームを対物レ
ンズで収束させ、信号の再住を行う。光臨としては価格
が低数で、装置の小形化にも好適な半導体レーザーが使
用される。

半導体レーザーは波長がＩＨＯｎｍで、ヘリウムネオン
レーザ−の波長６２３．８ｎｍよりも長い。このノこめ
、光源としてヘリウムネオンレーザ−を用いた場合と同
程度の分解能を得ることができるようなスポット径にし
ようとすると対物レンズのＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　
Ａｐｅｒｔｕｒｅ）値を０．５位に大きくしなければな
らない。

このように対物レンズのＮＡ値を上げると、ディスクの
記録面に対するレーザービームの光軸が垂直でないとき
、隣接トラックからのクロストークが問題になる。

ずなわぢ、第１図Ａに示すようにディスク（１）の記録
面に対してレーザービームの光軸（２）が垂直であると
きは、受光部における検出出力りは同図に示すように主
トランクＴｏからの出力に対し隣接トランクＴｘ、Ｔ２
からのクロストークは十分小さいが、同図Ｂに示すよう
にディスク（１）の記録面に対して光軸（２）が垂直で
なくなる（以下ディスク（１）のスキューという）と、
検出出力りにおける隣接トラック、この場合Ｔ１からの
クロストークが大となる。

このクロストークレベルｔ、ｃは、 ただし、Ｗｃはコマ収差量 λはレーザービーム径 αはディスクの半径方向のス キュー角 なる関係式から明らかなように、ＮＡ値が大になると無
視できなくなるのである。例えば、λ−７８０　ｎｍ、
トラックピッチ１．．６７＃　ＩＩＩとし、Ｎ　Ａ　＝
　０．５の場合にクロストークレベルＬｃ＝−４０ｄＢ
を確保しようとすると、α≦０．５なる条件が必要とな
る。

ディスク面と光軸とが垂直とならなくなるディスクのス
キューの原因はスピンドル軸の曲がり、ディスク受は台
の曲がり、ディスク自体のスキュー等、種々あるが、主
たる原因はディスク自体のスキューで、現状のディスク
自体の半径方向のスキュー角αは１°≦α≦２°である
。このため、半導体レーザーを光源に用いるときは、デ
ィスクの半径方向のスキュー（ディスク自体のスキュー
以外の原因も含む。（以上同じ））を検出してクロスト
ークの増大に対する対策を講じる必要がある。

スキュー検出手段の一例を次に説明する。

第２図の例は光ビックアップク３）の光源とは別にスキ
ュー検出手段（５）が設けられる。同図は検出手段（５
）をディスク（１）の半径方向に沿っζ見た図、第３図
はディスク（１）の半径方向と直交する方向から見た図
（それぞれ説明のため断面図的に示した）、第４図はデ
ィスク（１１の上面側から見た図（ただしディスクは示
さない）である。

光源は拡散光源を用い、第３図〜第５図の例では発光す
る表面で光が拡散するようにされた発光ダイオード（９
）が用いられる。

また、この発光ダイオード（９）からの光のディスク（
１）による反射光をレンズ（１１）を介して受光する光
検出器（１０１が設けられる。この光検出器（１０１は
光検出領域が２分割された２分割光検出器とされる。

発光ダイオード（９）、光検出器α０）及びレンズ（１
１）は筒状体からなるハウジング部材（１２）に取り付
けられる。ずなわぢ、ハウジング部材（１２）の一方の
開口端側にはレンズ（１１）が配され、他側の開口端側
にはこのレンズ（１１）の焦点面位置において発光ダイ
オード（９）と光検出器ｎｏ＋とが、このレンズ（１１
）の光軸（１１＾）を含む面を堺にして左右に配される
。

ハウジング部材（１２）は、図に不ずように、レンズ（
１１）がディスク（１）側となり、かつ、発光ダイオー
ド（９）と光検出器００）とがディスク（１１のスキュ
ー検出方向に対して直交する方向に並ぶように設置され
る。

この例の場合、ディスク（１１の半径方向のスキューを
検出するものであるので、発光ダイオード（９）と光検
出器α０）とは、ディスク（１〕の半径方向に直交する
方向に配される。また、この場合、レンズ（１１）の光
軸（１１／ｌ）が、光ピンクアンプとの光軸が垂直にな
っている場合におけるディスク（１）の記録面に対して
垂直になるように設置される。さらに、２分割光検出器
ａψの分割線（ＩＯＣ）はスキュー検出方向に直交する
方向、即ちディスク（１）の半径方向に対し直交する方
向で、しかも、光軸（ＩＩＡ）を含む面と交わるように
される。

第５図は発光ダイオード（９）と２分割光検出器（１０
１の斜視図を示す。

このように構成すると、光検出器α０）には発光ダイオ
ード（９）の表面部の実像が第４図で斜線を付して示す
像（１３）として結像する。

即ち、レンズ（１１）の光軸（ＩＩＡ）とディスク（１
）の記録面とが垂直になっていれば、ディスク（１）の
記録面への入射光と反射光の光路は全く対象的で、第６
図のようになる。したがっζ、レンズ（１１）の光軸（
ＩＩＡ）を含み、ディスク（１）の半径方向に沿う面よ
りも左側にある発光ダイオード（９）の実像が上記面の
右側においてレンズ（１１）の焦点面で結像する。この
第６図においてディスクｆｉｌよりも上側にある部分は
ディスク（１１の記録面で反射される部分であるから、
ディスク（１１の記録面で折り返すと第７図に示すよう
なものとなり、発光ダイオード（９）の表面部の実像が
、ちょうど光検出器ＱＯＩの位置において結像すること
になるのである。

そして、レンズ（１１）の光軸（１１＾）とディスク（
１１の記録面とが第６図のように垂直になっている状態
においては、第９図Ｂに示すように２分割光検出器α０
）の各分割領域（ＩＯＡ　）　（ＩＯＢ　）に同じ量だ
けまたがっ°ζ像（１３）が結像する。したがって、各
分割領域（ＩＯＡ　）　（ＩＯＢ　）からの光検出出力
は等しく、その差は零である。

ディスク＋１）のスキューにより、第８図に示すように
レンズ（１１）の光軸（１１八）とディスクｆｌ）の記
録面とが垂直でなくなったときには、同図に示すように
、発光タイオード（９）の像の位置は（１４）のように
この傾いたディスク（１１のため、その半径方向に垂直
な方向にずれ、このため、光検出器（１０１の像（１３
）は第９図Ｃのように領域（ＩＯＢ　）側により多く含
まれるように結像するようになる。

ディスク（１）が第８図の状態とは反対側に、つまり、
図の右側がドがるようなスキューを自するときは、光検
出器ａφの像（１３）は第９図Ａに示すように、領域（
１〇八）側により多く含まれるように結像する。

以上のことから、光検出器α０）の各領域（１０八）（
ＩＯＢ）からの光学像（１３）の検出出力によりディス
ク（１１のスキューの方向及び量を検出することができ
る。このスキューエラー信号は第１０図に示す可動部（
４０）に対するサーボ信号として使用される。

第１１図は光ピツクアップ及びスキュー検出部を含む可
動部の構成の一例を示す。

同図で、、（２０）は光学フロックを示し、これにはデ
ィスク（１）のビットによる記録情報を検出するための
光ピツクアップの光学系と、スキューを検出するための
光学系が収納されている。光ピツクアップの光学系に対
するフォーカスサーボ及びトラッキングサーボは２軸光
学駆動部（２１）によって、従来と同様にしてなされる
。

そして、光ピツクアップの光学系の光軸位置（２１＾）
に対して、記録トランクＴの長手方向に、前述したスキ
ュー検出手段とし゛このハウジング部材（１２）がこの
ブロック（２ｏ）に対して取り付けられる。したがって
、レンズ（１１）の光軸を含む面は、光ピンクアンプの
光軸（２１八）をも含むように構成される。

光学ブロック（２０）は、その全体がディスク（１）の
半径方向に直交する方向の軸（２３）により支持され、
ディスク（１１の半径方向に傾動するようにされる。

すなわち、この例では、光学ブロック（２ｏ）の底面に
はウオームギア（２４）が取り付けられ、このウオーム
ギア（２４）が支持台（２５）に設置されている小形モ
ータ（２６）により回転されるウオーム（２７）に噛み
合うように２枚の側板（２８Ａ　）（２８Ｂ）の軸孔（
２９八）（２９Ｂ）に軸（２３）がｉ転自在に挿通され
、モータ（２６）によりウオーム（２７）が回転した。

とき、その回転に応じた回転角だけウオームギア（２４
）が回転し、これにより、光学ブロック（２０）はディ
スク（１１の半径方向に傾動させられる。したがって、
モータ（２６）をディスクＴｌ）のスキュー検出出力に
より制御すれば、光ピツクアップの光軸（２１Ｍ　）が
ディスク（１）の記録面に対して常に垂直となるように
制御できる。

ところで、第１１図にボずように回転軸に対しディスク
（１１が軸対称に曲がっているようなスキューである場
合には、ディスクｆｌｌの回転方向には一定のスキュー
であるので、第１２図に不すように半径方向のスキュー
角αに対応したスキューエラー信号（ＤＣ成分）Ｓｐが
得られる。このときはスキューエラー信号ｓＩ！が所定
レベルＶ１となるようにスキューサーボががけられる。

これに対し、半径方向のスキュー角が一定でない場合に
は、ディスク（１）が１回転したときの半径方向のスキ
ュー角αの平均レベル（ＤＣ成分）に対し、回転方向の
スキューエラー成分（ＡＣ成分）が車受された状態のス
キューエラー信号Ｓｇが発生ずる。ディスク（１）を１
８０Ｏｒｐｍで回転させるとＡｃ成分の基本波は３０Ｈ
ｚとなるから、このときは例えば第１３図に示すような
スキューエラー信号ＳＥが検出される。

そのため、スキューサーボ系ではスキューエラー信号Ｓ
Ｉ！のＤＣスキューエラー成分が所定レベルとなるよう
にスキューサーボがかけられると共に、ＡＣスキューエ
ラー成分を相殺するようなスキューサーボが同時に働く
ことになる。可動部（４０）に設けられたスキューサー
ボ用のモータ（２６）は一般に安価なものが使用されて
いるので、スキューエラー信号ＳＩｌ！中に含まれるＡ
Ｃスキューエラー成分までも応答するように、スキュー
サーボ系を構成すると、モータ（２６）は常時駆動さ−
れていることになるから、モータ（２６）の寿命が短く
なり、あまり実用的ない。

そこで、従来ではスキューエラー信号８日中に含まれる
ＡＣスキューエラー成分をカットし、ＤＣスキューエラ
ー成分のみに応答するようなスキューサーボ基を構成し
ようとしているが、ＡＣスキューエラー成分ば３０１１
ｚを基本波とするので、通常のローパスフィルタではこ
のＡＣ成分ヲ十分ニカットしきれず、これを完全にカン
トしようとすると、応答時間が遅くなり過剰サーボとな
ってしまう。

発明の目的 そこで、この発明ではスキューエラー信号中からディス
ク（１）の回転周波数成分を極めて簡単な構成でフィル
タリングできるようにして、スキューサーボ系の長寿命
化、応答特性の改善を図ったものである。

発明の概要 そのため、この発明では、スキューエラー検出系に純デ
ジタル的なローパスフィルタを介在されたもので、この
ローパスフィルタは、スキューエラーｆＬ号をＤＣスキ
ューエラーのスレッショールドレベルと比較する比較回
路と、これより得られるＤＣスキューエラーに対応した
比較パルスと上記回転ディスクの回転周期に関連した基
準パルスとのパルス幅を判別する判別回路とで構成した
ものである。

これによれば、スキューエラー信号からＤＣスキューエ
ラー分だけを検出できるので、上記目的を容易に実現す
ることができる。

実施例 続いて、この発明の一例を第１４図以下を参照してａＹ
：細に説明する。

まず、上述したように光源として半導体レーザーを使用
する場合には、スキュー角αが０．５°以−ヒあると、
クロストークが発生して満足な情報ピックアップをする
ことができない。しかし、αく０．５°以下のスキュー
であれば、α−０にしないでも、一応クロストークのな
い情報をピックアップできる。また、ディスク（１）の
回転方向に対しスキューが発生している場合には、α−
０とするスキューサーボは不可能である。

そごで、この発明では第１４図に示すようにクロストー
クによる悪影響が生じないスキュー角±α（０，５°以
下この例では０．４°程度）以上のスキューエラーのと
きのみスキューサーボを行うようにスレッショールドと
なるスキュー角±α１を定める。スキュー角α１のとき
のスキューエラー信号（ＤＣスキューエラーレベルＶｏ
）をＶｌとすると、スキュー角が−α１では−Ｖ１のＤ
Ｃスキューエラーが検出される。

第１５図はこの発明を適用したスキューサーボ回１１＆
（５０）の−例であって、（６０）はスキューエラー信
号ｓＢからスキュー角αに対応したＤＣスキューエラー
を検出するための検出回路であって、これは上述したよ
うにデジタル的に構成される。

（７０）はスキューサーボを行うモータ（２６）の制御
系である。

光検出器（５）より得られたスキューエラー信号ＳＩ！
は入力端子（６１）を介して一対の電圧比較器（６２）
　、（６３）に供給される。第１の電圧比較器（６２）
は第１１図に承ずように回転ディスク（１）の基準面ｘ
−ｘ’より下側にこのディスク（１）がスキューしてい
るときのスキューエラー検出用であっζ、スキュー角α
１に対応したスレッショ−ルドレベル■１が基準レベル
に設定される。これに対し、第２の電圧比較器（６３）
はディスク＋１）が基準面Ｘ−Ｘ′より上側に１頃いて
いるときのスキューエラー検出用であり、そのスレソシ
ュボールドレベルは−ｖ１である。以下の説明はまず、
α〉０のときの構成及び補正について行う。

従って、令弟１１図に示すようにスキュー角がαで、か
つこのスキューが回転方向に向かっζ一様に変化してい
るものでは、第１６図Ａに示すＤＣスキューエラーＶＤ
Ｉ（ＶＤ□＞Ｖｌとする）に加えて、３０１１Ｚを基本
波とするＡＣスキューエラーＳｑをもつスキューエラー
信号Ｓｆｆが入力するので、第１の電圧比較器（６２）
からは第１６図Ｂに示す第１の比較出力ＰＣ□が得られ
、これはカウンタ（６５Ａ　）とランチ回路（６５Ｂ　
）で構成された第１のパルス幅判別回１９（６５）に供
給される。

カウンタ（６５Ａ　）はディスク駆動用モータ（図示せ
ず）に関連しζ設けられた周波数発電機（Ｆ　Ｇ）より
得られるパルスＦＣをクロックとして使用するもので、
この例ではディスク１回転につき３２１１ＡＩのパルス
ＦＣが得られる。第１の比較出力ＰＣ１はカウンタ（６
５Ａ　）にエネーブルパルスとして供給され、第１の比
較出力ｐｃｍがハイレベルの区間Ｗだけカウンタ（６５
Ａ　）は動作する。

カウント出力のうぢＭＳＢビットデータがラッチ回路（
６ｓＢ）でランチされる。このラッチはディスク１回転
ごとに行われるもので、以）に述べるタイミングでラン
チされる。この例では、第１の比較出力Ｐａｔがオア回
路（６６）を介しｒ　１／３２のカウンタ（６７）に供
給され、第１の比較出力ｐｃｍの立上りタイミングを基
準としてパルスＦＧがカウントダウンされ、１／３２に
分周されたパルス（ディスク（１）の回転周期に同期し
ている）Ｐｘ（第１６図Ｃ）がランチパルスとして供給
される。

このため、ランチ回路（６５Ｂ）は第１の比較出力ＰＣ
１の立下り時点におけるＭＳＢビットデータをラッチす
ることになる。第１６図のように、ＶＤｌ〉Ｖｉである
ときは、Ｗ＞　Ｔ／２　（Ｔはディスクの１周期）であ
り、このときのＭＳＢビットデータは“１″であるから
、ラッチ出力Ｒ１は“１４”になる（第１６図Ｄ）。

ラッチ出力Ｒ１はモータＭの駆動電源（７１）に設けら
れた電源スィッチ（７２）に対するスイッチングパルス
として供給され、ランチ出力Ｒ１が”　Ｈ”であるとき
電源スイッチ（７２）はオンとなり、モータ（２６）は
正転駆動される。

ここで、ＶＤ□〉Ｖｌである限り、カウンタ（６５Ａ）
からのＭＳＢビットデータは“１″になっている。

そして、モータ駆動はランチ出力Ｒ１が“Ｈ”となって
いる間、連続的に行われるから、この正転駆動によって
第１１図に丞ず光源（３）は矢ｌ：ｌｊ方向に向きを変
られ、ディスク（１）に対する光源（３）の照射角が連
続的に変更される。

ディスク（１）の面と垂直となるように光源（３）の向
きをコントロールすればそれに伴ってスキューエラー信
号ｓＢに含まれるＤＣスキューエラーＶＤ１のレベルも
減少し、原理的にはＶ＋：＋ｘ”Ｖｘａなったとき、実
際にはＶＤ□がｖｌより若干小さくなったとき、第１７
図に示すようにＷ＜Ｔ／２となるので、これによってカ
ウンタ（６５Ａ　）のＭＳＢビソトデークはｕ１゛がら
ｏ゛に変化する。このため、ディスク（１）の１回転ご
とにラッチされるラッチ出力Ｒ１は”　Ｌ　”となり、
電源スィッチ（７２）はオフする。

従って、ＶＤ□＜ｙｌとなるスキューエラー検出時点で
モータ（２６）の正転駆動が停止し、光源（３）はその
移動位置で停止することになる。スキューエラー検出は
ディスク回転中常に行われるものであるから、再びＶＤ
ｌ＞Ｖｌとなれば、上述のスキューサーボが動作する。

使用するディスク（１１によっては」二連とは反対のス
キューを持つ場合がある。このときのＤＣスキューエラ
ー　ＶＤｚ（図ボせず）は今度は第２の電圧比較器（６
３）で検出され、ＤＣス゛キューエラーＶＤｉに対応す
るパルス幅をもつ第２の比較出力ＰＣ２は判別回路（６
８）を構成するカウンタ（６８／ｌ　）に供給されて第
２の比較出力Ｐ’　Ｃ２のパルス幅に対応したカウンタ
出力が得られる。

カウンタ出力のうちＭＳＢビットデータが同じくラッチ
回路（６８Ｂ　）でランチされる。そのため、第２の比
較出力ＰＣ２もオア回路（６６）を介してカウンタ（６
７）に供給されて、第１６図に示すのと同様なパルスｐ
ｘが形成されてこれがランチ回路（６８Ｂ　）に供給さ
れる。

カウンタ（６８Ａ）のＭＳＢビットデータが“１″とな
るのは、−ｖＤｌ＜−ｖｌのときで、このときラッチ出
力Ｒ２は“Ｉ（”となるようになされており、このラン
チ出力Ｒ２で電源スィッチ（７４）がオンして逆転駆動
電源（７３）がモータ（２６）に供給されて、光源（３
）は第１Ｉ図に示す方向とは逆向きの方向に移動せしめ
られる。これによってディスクｉｌｌに対する光源（３
）の照射角がＤＣスキューエラーが減少する方向に変更
せしめられる。そして、ｖｏｌ＞　ｖｌとなるスキュー
エラー検出時点でモータ（２６）の逆転駆動が停止し、
光源（３）はその移動位置で停止することになる。

以上の動作説明から明らかなように、判別回路（６５）
　、（６Ｂ）はＤＣスキューエラＶＤｔ、ＶＤｔに対応
したパルス幅Ｗをもつ第１及び第２の比鮫出力ｐｃ１．
ｐｃ＊と、ディスク（１）の回転周期に関連したパルス
幅Ｔ／２との大小を判別する機能を有するものである。

そして、これら判別回路（６５）　、（６Ｂ）と第１及
び第２の電圧比較器（６２）　、（６３）の組合せによ
って、スキューエラー信号ＳＯ中に含まれるＡＣスキュ
ーエラーｓｑには応答せず、ＤＣスキューエラーのみに
応答する回路系を構成できる。

従って、このスキューエラー検出回＋９（６０）はディ
スク（１）の回転周波数成分をフィルタリングするロー
パスフィル°りとしての機能をもつものである。

なお、スキューエラーのうちＡＣスキューエラー信号Ｓ
ｑはディスク回転方向のスキューの状態によって色々な
ＡＣ成分をもつが、これらはいずれも３０１１ｚの直間
波成分であるので、このような高凋波成分をもつＡＣス
キューエラーでも上述の回路によって確実にフィルタリ
ングできると共に、回転方向におりるスキューエラーの
平均値であるＤＣスキューエラーを確実に検出すること
ができる。

発明の詳細 な説明したようにこの発明によれば、スキューニラ−信
号中に含まれるＡＣスキューエラー成分を除去してＤＣ
スキューエラー成分のみに応答できるから、ＤＣとＡＣ
の各スキューエラーがある場合でもｆｌｙ（ｒ（Ｉにス
キュー補正を１−Ｊうことができると共に、ＡＣスキュ
ーエラー成分の除去及びスレッショールドレベル±Ｖ１
以内のスキューエラーについては不感帯としたので、モ
ータ（２６）はオーバーロードにならず、安価なモータ
（２６）でもその耐用時間を大幅にアンプすることがで
きる。

さらに、この発明ではデジタル的にローパスフィルタを
構成したので、ＲＣで構成する場合のような応答特性の
劣化は生じない。このため、スキューサーボ系の応答特
性を改善できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ディスクのスキューによる悪影響を説明する
ための図、第２図はスキュー検出手段の一例を承ず図、
第３図、第４図はスキュー検出手段の要部の一例の構成
を示す図、第５図はスキュー検出手段の要部の一例の斜
視図、第６図〜第９図はその動作の説明のための図、第
１０図は光ピツクアップの光軸をディスクの記録面に対
して常に垂直に制御するための機構の一例を示す図、第
１１図はスキュー・の説明図、第１２図及び第１３図は
スキューエラーの説明図、第１４図はスキューエラー角
とスキューエラー検出電圧との関係を示す図、第１５図
はこの発明に係るスキューエラー検出回路の一例を示す
系統図、第１６図及び第１７図はその動作説明に供する
波形図である。 （１）はディスク、（９）は拡散光源とし“Ｃの発光ダ
イオード、ＱＯ）は２分割光検出器、（１１）はレンズ
、（１３）は拡散光源の像、（５ｏ）はスキューサーボ
回路、（６０）はスキューエラー検出回路、（７ｏ）は
モータ制御系、（６２）　、（６３）は電圧比較器、（
６５）　、（６８）は判別回路である。 第２図 第３図 第４図 第６図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転ディスクのスキュー角に対応したＤＣ成分とＡＣ成
   分からなるスキューエラー信号を検出する検出回路と、
   このスキューエラー信号をＤＣスキューエラーのスレン
   シコールドレベルと比較する比較回路と、これより得ら
   れるＤＣスキューエラーに対応した比較パルスと上記回
   転ディスクの回転周期に関連した基準パルスとのパルス
   幅を判別する判別回路とで構成され、上記スキューエラ
   ー信号からＤＣスキューエラー分を検出するようにした
   スキューエラー検出回路。