JPS6095733A - 光学的信号処理装置 - 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】 〔技術分野〕 本発明は、光学的信号処理装置に関し、特に光学式コン
パクトディスク（ＣＤ）に用いて好適なものである。　
。

〔背景技術］、。

ディジタルオーディオディスクは１．オー、ディオ信号
の記録及び再生をディジタル信号、、処理技術によって
行うものである。ディジタルオーディオディスクには、
前記ＯＤ以外に静電式（ＡＨＤ）。

針式ミニディスク（ＭＤ）等が提案されている。

前記三方式のうち、０ＤＶｃついて述べると、ディスク
中のビット列として記録されたディジタル信号１！ｔｆ
ｔ学的に読み出し、電気信号（オーディオ信号）に変換
するものである。

、前記ＣＤは、下記の如き特徴を有する。

（１）オーディオ専用であってディスクが小形なので、
プレーヤもコンパクトにできる。

（２）ディスク径は１２ｃｍのポケットサイズであるか
ら、ディスク製造ラストを低減させると共に、ディスク
の在庫、流通経費のコストダウンも図れる。

（３）　車載用または屋外使用プレーヤへの発展の可能
性がある。

（４）　ピックアップが非接触式なので、ディスク寿命
は半永久的である。・反射光ディスクと同様に、信号面
は厚さ１．２ｍのプラスチック層で保獲されているので
、ディスク表面に付いているはこりやきすの影響を受け
にくい。

ところで、本発明者は前記（３）項に示す如きＯＤの車
載（輸送機器への搭載）について種々の技術的検討を行
った。その結果、下記の如き問題点が本発明者の倹約に
より明らかにされた。

すなわち、ＣＤに代表される光学的信号処理装置は、非
常に振動等に弱＜ＯＤを輸送機器に搭載した場合（例え
ば、単載した場合）、走行中の自動車の撮動により、タ
ーンテーブルに対する元のセツティング誤差が増大する
。そし℃、撮動や偏心などの機械的変動による焦点ずれ
（フォーカスエラー）、トラックずれ（トラッキングエ
ラー）が増大することが、本発明者の検討により明らか
とされた。

〔発明の目的］ 本発明の目的は、自動車等の振動によるフォーカスエラ
ー、トラッキングエラーの発生を防止し得る高精度のサ
ーボシステムを具備し、自動車等の各種輸送機器に搭載
可能な光学的信号処理装置を提供することにある。

本発明の前記ならび忙そのほかの目的と新規な特徴は９
本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明の概要を簡単に説明すれば
、下記のとおりである。

すなわち、ディジタルオーディオディスクが設置される
環境の変化、例えば振動、騒音等を検出し、その検出信
号にもとづき環境変化に合せてフォーカスサーボ系、ト
ラッキングサーボ系の利得制御ｗ行ない、フォーカスエ
ラー、トラッキングエラーの発生を防止するとともに、
各サーボ系から発生するノイズによるオーディオ信号の
影響を防止する。という本発明の目的を達成するもので
ある。

〔実施例〕

以下、第１図〜第７図を参照して、本発明を適用したデ
ィジタルオーディオディスクの一実施例を述べる。なお
、本実施例に示すディジタルオーディオディスクは、光
学式コンパクトディスク（以下においてＣＤという）で
ある。そして、モータ、ピックアップ等を除ぎ、半導体
集積回路（以下においＣＩＯという）化されているもの
とする０ １はターンテーブル、２はモータである。３はピックア
ップであり、ターンテーブルｌにセットされたディスク
に光を照射し、かつ反射光を検出する。ピックアップ３
から得られる検出信号は、本発明が適用されたトラッキ
ング・フォーカスサーボ回路４、波形整形回路５に供給
される。

なお、トラッキングおよびフォーカスサーボ回路４につ
いては、第６図を参照して後に詳述する。

波形整形回路５．復偶回路６．ディジタル信号処理部７
．１）−Ａ変換回路８ａ、８ｂ、オーディオアンプ９ａ
、９ｂは、前記検出信号から左チャネル及び石チャネル
のオーディオ信号を得るために設けられている。

寸スタクロック発生回路１１は、前記オーディオ信号の
再生、更にモータ２の速度制御のためのクロック信号を
発生する。また、位相比較器１２、電圧制御発振器１３
はＰＬＬ回路１４を構成し、波形整形されたディジタル
信号から、復調動作に必要な周波数信号を得る。更に、
前記ＰＬＬ回路１４と位相比較器１５とは、クロクク再
生回路１６を構成する。そして、位相比較器１５は、マ
スタクロック発生回路１１の出力信号を基準にし。

位相比較器１２の出力信号との位相比較を行う。

両者の位相差にもとづく出力信号は、制御信号としてモ
ータサーボ回路１７に供給される。モータサーボ回路１
７から得られるモータ駆動電流が制御され、モータ２の
回転速度が制御される。

次に、フォーカスサーボ及びトラッキングサーボについ
て述べる。

フォーカスサーボは、下記の理由により必要である。す
なわち、ディスクの表面は微視的に見れば完全な平面と
はなり得す、ディスクの回転とともに信号検出面は上下
していると考えられる。通常、ピックアップ３の一部を
構成する対物レンズの焦点深度は、±２μｍ程度のもの
が用いられるため、常に信号検出面上に±２μｍの積置
でフォーカスを合わせる必要がある。このため、フォー
カスサーボが行われる。

ところで、フォーカスサーボの検出方法には、第２図に
示す非点収差法、偏心補助光束法、ナイフェツジ法、臨
界角法等があるが、本実施例においては、前記非点収差
法について述べる。

一方、トラッキングサーボについて述べると、ＣＤにお
いてはディスクに案内溝がないため、信号トラック上乞
元ビームが自動的になぞれるように自動制御を行わなけ
ればならない。このためにフォーカスサーボと同時にト
ラッキングサーボが行われる。

ところで、トラッキング誤差の検出方法には、第５図に
示す３スポツト法９元揺動法、プツシープル法がある。

本実施例においては、前記３スポツト法について述べる
。

次に、第２図〜第４図を参照して、フォーカス誤差の検
出方法Ｚ述べる。

第２図の光源Ｓから発生したレーザービームＬは、ビー
ム・スプリッタ２１を透過する。そして、対物レンズ２
２によって集光され、ディスク２３上に焦点ｓ’ｙａ−
合せるようになる。ディスク２３から反射したレーザー
ビームは、ビーム・スプリッタ２１ＫｇＪ：つで直角方
向に反射され、円筒レンズ２４Ｙ透過するようになる。

ここで対物レンズ２２からディスク２３迄の距離が変わ
りだ場合を考えると、フォトダイオード等で構成された
受光部２５を照射するビームの形状が、第３図およびｆ
８４図囚装置）（ｑの如く変化する。すなわち円筒レン
ズ２４を透過したビームは、縦長の楕円ビーム（第３回
置）となることもあれば真円（第３図Ｕ）に近くなるこ
ともあり、更に横長の楕円ビーム（第３図（Ｑ）となる
こともある。

受光部２５は、第４図（Ａｌ（８１ρ）に示す如く４分
割されている。いま仮に、対物レンズ２２とディスク２
３とが近すぎたとすれば、受光素子Ｙ、、Ｙ。

を照射するビームが、第４図（５）の如く多量になり、
受光素子Ｌ　、Ｌを照射するビームが減少する。

前記照射量の差は受光素子Ｘ、、Ｘ、、Ｙ、、Ｙ。

から発生する電圧差となり、その電圧差は差動増幅器２
６によって増幅される。出力電圧Ｖ。は正となり、その
電圧レベルが対物レンズ２２とディスク２３との間の誤
差検出信号になる。

対物レンズ２２とディスク２３とが所定の距離にあり、
焦点Ｓ′か合っている場合は各受光素子Ｘ、、Ｘ、、Ｙ
、、Ｙ、を照射するビームの量は第４図（１３）に示す
如くほぼ同一になる。そ、して、差動増＠器２６の出プ
＞＄１３Ｆ、ＶｏはＯＹベット、にフ砦。

一方、対物レンズ２２とディス、り２３とか離れすぎた
場合は、第４図（ｑに示す如く受光素子Ｘ、。

Ｘ・ｌ照幇す、るビー・の量か増大し、受光素子Ｙ、、
Ｙ、を痺←するビームの量が減少する。そして、差動増
幅器２６の出力電圧Ｖ。は負となり、その電圧レベルが
対物レンズ２２．とディスク２３との間の誤差検出竺！
になる。　、。

次に一５図を参照してトラッキング誤差の検出方法を述
べる。

光源Ｓから発生、した、ビームは、回折格子３１゜ビー
ムスグリツタ３２を透過し、トラック追従ミラー３３に
より直角方向に反射される。そして、１／４波長板３４
．対物レンズ３５を透過してディスク３６上に焦点を合
せる。

第５１但は、ディスク３６上に形成されたディスク信号
面を示すものであり、いま仮りに中央のピット（Ｐ）’
！！’トラッキングするものとする。この際、ビームは
第４図（Ｂｌに点線で示す如くトラッキングする。七し
て、補助ビームスポットＳ８、主ビームスポットＳＯ，
補助ビームスポットＳ２によって反射ビームを得る。

前記反射ビー奔は、第５図（５）に示す対物レンズ３５
．１／４波長板３４を透過し、トラック追従ミラー３３
、ビーム・スプリッタ３２によって反射され、元センサ
３７によって受光される。

光センサ３７は、第５図（ｑに示す如＜　ＳＩ’＋　Ｓ
Ｏ’＋３、／に３分割されている。従って、第５図（２
）Ｋ示されるディスク面にそってトラッキングか行われ
るとき、例えばビームスポットＳＩにおいて位置ずれの
ため半分しか反射光が得られないとき、元センサＰ、の
出力電圧が低下し、トラッキンクノ位置ずれが検出され
る。また、ビームスポットＳｏ、Ｓ、に同様の現象が発
生したとぎ、これに対応して光センサＰ。、Ｐ、かりト
ラッキングの位置ずれが検出される。

以上に述べた回路動作により、フォーカス誤差。

トラッキング誤差の検出が行われる。そして、前記各検
出信号にもとづき、フォーカスサーボ及びトラッキング
サーボが行われるのであるが、この際に本発明の適用に
より極めて高精度なサーボ動作が行われる。以下に１本
発明を用いた光学的信号処理装置のサーボ動作を第６図
を用い説明する。

入力端子Ｔ、には、第４図で示す前記差動増幅器２６の
出力信号■。が供給される。４１はサーボ回路であり、
その出力信号ＶＦは可変利得回路４２に供給される。可
変利得回路４２は、検出回路から得られる制御電圧ＶＣ
の電圧レベルにより、その利得が制御されるようになさ
れており、抵抗Ｒ８と可変抵抗Ｒ２とは説明の便宜のた
め図示したものである。

可変利得回路４２の利得制御は、自動車の速度変化の検
出、或いは周囲の騒音の検出等によって行われる。すな
わち、検出器５１はスピード計。

回転計、或いはマイクロホン等であってよい。いま仮り
に、検出器５１としてスピード計を用いた場合について
述べると、自動車の加速時において出力信号Ｖｔの周波
数が上昇する。

５２はプリアンプであり、検出回路５３は周波数変化に
対応してレベル変化する制御電圧ｖｃを得る。自動車力
旬ロ速され、制御電圧Ｖ。が高レベルになると、抵抗Ｒ
よが制御されて可変利得回路４２が高利得になる。従っ
て、可変利得回路４２の出力信号ｖＳが高レベルになり
、駆動回路４３からコイルＬｔに流れる電流Ｉ０が増大
する。

コイルＬｔは、第７図に示すフォーカスサーボ乞行うた
めの焦点距離制御機構におけるコイルＬ。

に相当する。コイｐｙ　Ｌ　、は、ギャップ６２内を上
下方向Ａ、Ａ’に移動可能に設けられている。このコイ
／Ｉ／Ｌ１は連結板５３．ダンパー６１Ｙ介してし／ズ
２２に接続され℃おりコイルＬ１の上下動と同期じてレ
ンズ２２も上下するようにな−）又いる。ギャップ６２
には、環状の永久磁石Ｍから発生した磁束が、円板状の
磁路形成部材Ｆ１．Ｆ。

（例えば鉄）、円筒状部材Ｆ２によって構成された磁路
を介し℃透過している。従って、コイルＬ％九電流ｌ。

が流れた場合、磁束とｔ流１ｏとめ鎖又により、フレミ
ングの左手の法則に従ってコイルは力を受け、コイルＬ
、と一対に対物レンズ２２が上下方向Ａ、Ａ’に移動し
、前記焦点８２７合せる動作が行われる。

そして、自動車カ靭Ｕ速された場合、入力端子Ｔ。

からコイルＬ、までの利得が高利得になるので、すなわ
ちサーボ系のオープンルーズ利得は上昇するためサーボ
能力は向上し、振動による加速度、或いは騒音によって
７オーカツシングエラーが生じた場合、ただちにフィー
ドバックがかけられサーボ系から発生するノイズに影響
されず、高精度なフォーカスサーボを行うことができる
。

次に、トラッキングサーボについて述べる。

第６図の入力端子Ｔ、には、第５図の元センサＰｏ、Ｐ
、、Ｐ、の出力電圧（１図示せず）が供給される。４４
はサーボ回路であ□す、その出力信号ＶＦ′は可変利得
回路４５に供給される。

可変利得回路４５は、制御電圧■。によつ℃前記可変利
得回路４２と同様に動作する。出力信号Ｖ′は駆動回路
４６に供給され、その電圧レベルに対応してコイルＬ、
に流れる電流ｌ。′が制御される。

本実施例におい℃、コイルＬ、に流れる電流ｌｏ／の電
流量に対応して、第５回置に示すトラック追従ミラー３
３の傾斜角度を矢印Ｂ、Ｂ’方向に回動させる。故に、
その傾斜角度によって、光源Ｓから発生したビームの反
射角度が変化することになる。この結果、第５図（至）
に点線で示したトラッキング位置が制御され、ビット位
置に合せたビームの照射が行われる。

以上の如き回路動作が行われるので、トラッキングサー
ボにおいても、自動車が加速された場合、入力端子Ｔ、
からコイルＬ、までの利得が高利得になり、外部からの
振動等に起因するノイズに影響されず、高精度なトラッ
キングサーボを行うことができる。

なお、７オーカスサーボ、トラッキングサーボの何れに
おいても、自動車が低速度に移行した場合、制御電圧Ｖ
。の電圧レベルが低下し、可変利得回路４２．４２’の
利得が低利得に制御される。

従って、低速走行時等の周囲環境が静かなとぎ、各サー
ボ系の利得がそれに対応し１制御され、各サーボ系の機
械振動部分から発生するノイズが聞えてしまうような不
都合は発生しない。また各種輸送機器の振動が小さい時
にフォーカスサーボ。

トラッキングサーボのゲインを高（し℃しまうとデスク
表面のゆがみ、キズ、よごれ、モーターのゆれ等によっ
て生じるわずかなエラーに対してもサーボ機能が働くた
め、コンパクトディスクの再生出力にノイズが出てしま
うが、本発明によれば、振動の小さい時は、各サーボ系
の利得は低く保たれているため上記したノイズ発生が防
止される。

また輸送機器の振動が大となった時には、フォーカスサ
ーボ、トラッキングサーボのゲインが高くなり７オーカ
ノシングエラー、トラッキングエラー防止効果が高まる
。この時、上述した如＜ＯＤの再生出力にノイズが出た
り、サーボ系の機械振動部分から発生したノイズが増暢
されて聞こえ℃しまうこともあるが、この場合は、輸送
機器の振動音も太ぎくなっており、この外部雑音により
又、サーボ系から発生するノイズがマスクされ目立２こ
とがない。このように１本発明は、周囲雑音と必要耐振
性との関係ｔたくみに考慮してなされていることが大き
な特徴である。

し効果〕 （１）、ディジタルオーディオディスクが設置された環
境変化に対応し″′ｃ７オーカスサーボ及びトラッキン
グサーボの利得制御を行うことにより、前記各サーボ系
のＴｌ［’ｌ’向上させることができる、という効果が
得られる。

（２）、本発明では、ＣＤが搭載された各種輸送機器の
振動が小さい時は、フォーカスサーボ、トラッキングサ
ーボのゲインを低く保つようにしているため、両サーボ
系の機械的振動部分から発生するノイズ成分等が、聞こ
えてしまうことがない。

また振動が大となった時はサーボ系のゲインを高めサー
ボ能力が高められるが、この時発生する両サーボ系の機
械的撮動部分から発生するノイズ等は、周囲雑音によっ
て打ち消されてしまい目立つことがない。そのため、不
要ノイズにょっ℃、音楽等をきいている者釦不快感を与
えることがな（１゜ 以上に、本発明者によってなされた発明をその実施例に
もとづき具体的に説明したが、本発明は帥記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変形可能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施例ではスピード計により自動車の加速
度に対応した制御電圧Ｖ。を得るようにしたが、これに
代えてマイクロホンを用いてもよい。この場合、自動車
の加速にともなうエンジン音の増大等を検出し、これに
より各サーボ系の利得を制御し、前記同様の効果が得ら
れる。

〔利用分野〕

以上の説明では、主として本発明者によってなされた発
明をその借景となったオリ用分野である車載されたディ
ジタルオーディオディスクに適用した場合につい℃説明
したが、それに限定されるものではない。たとえば、本
発明は、半導体レーザーを光源として用いた読出し、書
き込み可能な元ディスクファイルメモリー等にも適用す
ることができる。

また本発明を用いればディジタルオーディオディスク等
は、車載に限定されず船舶、航空機等の各種輸送機器忙
設置することが可能であることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すコンパクトディスクの
ブロックダイアグラム、 第２図はフォーカス制御を行うための光学系の一例を示
す斜視図。 第３図（２）稠持はフォーカス誤差の検出動作を示す光
学系の斜視図、 第４図（Ａｔβ１（０１はフォーカス誤差の検出動作を
示す受光部の回路図。 第５図（至）０３１　ｌ）ｌはトラッキングサーボを行
うための光学系の一例を示す斜視図、 第６図は本発明を適用したフォーカス及びトラッキング
サーボ系の回路構成を示すブロックダイアグラム、 第７図はフォーカスサーボな行うための焦点距離制御機
構の断面図。 １・・・ターンテーブル、２・・・モータ、３・・・ピ
ックアップ、４・・・トラッキング、フォーカスサーボ
回路、２１．３１・・・ビーム・スプリッタ、２２．３
５・・・対物レンズ、２５．３７・・・受光部、４２．
４５・・・可変利得回路、■。・・・制御電圧、Ｓ・・
・光源　Ｓ／・・・焦点、Ｌ・・・ビーム、Ｘ、、Ｘ、
、Ｙ、、Ｙ、・・・４分割された受光部、ｖＳ、ｖ、’
・・・利得制御された出力信号、ｖｆ・・・検出信号。 第　１　図 第　２　図 第　４　図 第　５　図 （Ａ）　（１１） （υ 第　６　図 第　７　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、周囲環境の物理的変化を検出し、その検出値にもと
   づく制御信号を得て、９０制禦信号により光源とディス
   ク丙午の焦点距離を制御するフォーカスサーボ系、及、
   び光源から神主じたビームのディスク面の照射位置を制
   御するトラッキングサーボ系の利得を制御：するように
   構成したことを特徴とする光学的信号処理装置。