JPS61180940A - トラツキング制御回路 - 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〕 本発明はコンパクトディスクプレーヤ（ＣＤプレーヤ）
等の光学ディスク再生装置におけるトラッキングサーボ
の制御回路に係シ、特にディスク表面につけられた傷や
、ディスク成形時等に生じた反射面上のピット欠落等に
よってトラッキングエラー信号が乱れ、トラックとびが
生じることを防止するためのトラッキング制御回路に関
するものである。

〔従来の技術〕

コンパクトディスクは第６図にその断面構造を示すよう
に、プラスチックの基板１上に凸部からなるピット２を
形成したのち、全面にアルミニウム（ＡＪ）等を蒸着し
て反射面３を形成し、さらにその上に透明サブストレー
ト４を形成したものである。

コンパクトディスクから信号を再生する場合には、第７
図に示すように対物レンズ５によって光ビーム６を透明
サブストレート４を透して反射面３に集束して反射光を
取、？ｌｔｌすことによって、第６図に示されたピット
によって形成された符号を読み出す。

第８図はコンパクトディスクによってオーディオ信号の
再生を行うＣＤプレーヤの回路例を示したものである。

同図において、光ディスク１１はディスクモータｎによ
って回転され、光デイスク１１上にピットによって螺旋
状に構成されているトラックを光学ピックアップ１３に
よって走査することによって、ピットの長さと間隔とに
よって定まる符号が読み出される。Ｊ４＠加算回路１４
は光学ピックアップ１３の分割された受光素子の各部分
からの検出信号を増幅し加算して出力信号を発生し、波
形整形回路１５はこの出力信号を整形して２値化された
出力信号を発生する。デコーダ１６は波形整形回路１５
の出力からクロック再生回路１７によって再生したクロ
ックと、基準クロック発生回路１Ｂによって発生した基
準クロックとによって、２値化出力信号を復号化してデ
ィジタル信号を発生する。

ディジタルアナログ（Ｄ／Ａ　）変換回路１９は、ディ
ジタル信号をディジタルアナログ変換して、オーディオ
出力を発生する。

一万、回転速度エラー検出回路ｍはクロック再生回路１
７のクロック信号と、基準クロック発生回路１８のクロ
ックとを比較して光ディスク１１０回転速度エラーを検
出し、ドライバ回路２１はこの速度エラーに応じて変化
する出力を発生してディスクモータ１２を制御すること
によって、光ディスク１１の回転速度を基準クロックに
同期させる。

またフォーカスエラー検出回路２２は増幅加算回路１４
の出力信号から、第７図に示された対物レンズ５を経て
反射面３上に収束される光ビームのフォーカスエラーを
検出して出力を発生し、位相補償回路２３は出力信号に
対して所要の位相補償を行って出力を発生し、ドライバ
回路詞はこの出力に応じて光学ピックアップ１３を光デ
ィスク１１に対して垂直方向に変位させて、フォーカス
エラーが最小に保たれるように制御する。

トラッキングエラー検出回路２５は、増幅加算回路１４
の出力信号から、反射面３上に収束された光ビームのト
ラックに対するトラッキングエラーを検出して出力を発
生し、位相補償回路２６は出力信号に対して所要の位相
補償を行って出力を発生し、ドライバ回路ｎはこの出力
に応じて光学ピックアップ１３をトラック進行方向と直
角方向に変位させて、トラッキングエラーが最小に保た
れるように制御する。

第９図はトラッキングサーボ回路の例を示し、第８図に
おける光学ピックアップ１３．増幅加算回路１４．トラ
ッキングエラー検出回路２５１位相補償回路２６．ドラ
イバ回路Ｉの部分に対応している。

第９図において諺は増幅加算回路、あは差分回路および
ローパスフィルタ（ＬＰＦ）　、３４は位相補償回路、
あはドライバ回路、Ｉはピックアップアクチュエータで
ある。

また第１０図はトラッキングエラー検出回路の例を示し
、第８図における光学ピックアップ１３と第９図におけ
る増幅加算回路３２と差分回路およびローパスフィルタ
あに対応し、４１は受光部、４２〜４５はプリアンプ、
４６　、４７は加算回路、４８　、４９はローパスフィ
ルタ（ＬＰＦ）　、５０は減算回路である。

第９図および第１０図において、受光部４１はその受光
素子が第１０図に示すようにトラック進行方向に対して
はａｌ　、　＆寓とａｌ　、　ａ４の２グループに、ま
た直角方向に対してはａｌ　、　ａ４とａ２．ａｌｌの
２グループに分割されていて、いわゆるプッシュプル方
式によってトラッキングエラー検出時は、素子ａｌ、ａ
ｇの出力はそれぞれプリアンプ４２　、４３で増幅され
たのち加算回路４６で加算され、ローパスフィルタ（Ｌ
ＰＦ）４８で直流分を抽出されて短時間平均を示す信号
を発生する。素子ａｇ　、　ａ４の出力はそれぞれプリ
アンプ４４　、４５で増幅されたのち加算回路４７で加
算すれ、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４９で直流分を抽
出されて短時間平均を示す信号を発生する。さらに減算
回路刃はローパスフィルタ物、４９の出力の差をとるこ
とによって、トラッキングエラー信号を発生する。

トラッキングエラー信号は位相補償回路あで所要の位相
補償を行われたのち、ドライバ回路謁を経て増幅される
。ピックアップアクチュエータ謁はドライバ回路あの出
力に応じて光学ピックアップ１３を駆動し、これによっ
て−巡の帰還制御が行われて光学ピックアップ１３はト
ラックに追従する。

第１１図は第９図および第１０図に示されたトラッキン
グサーボ回路におけるトラッキングエラー検出特性の一
例を示したものであって、トラックと対物レンズとの半
径方向の相対変位に対するトラッキングエラー信号電圧
を示し、トラックピッチを周期として正弦波に似た特性
を呈する。Ｏ印で示されたトラック中心ではエラー信号
電圧は０であり、その点を中心として±Δｘｌｏｃｋ　
の幅のロックレンジが存在する。ロックレンジ内では相
対変位とエラー信号電圧とはほぼ比例するので、このエ
ラー信号電圧を増幅して光学ピックアップのレンズアク
チュエータコイルに帰還することによって、レンズをト
ラックに追従させるトラッキング制御が行われる。

また第ν図は第９図および第１０図に示されたトラッキ
ングサーボ回路における各部の伝達特性の一例を、横軸
に周波数を、縦軸に利得および位相をとって示したもの
である。同図において■はトラッキングエラー検出回路
、■は位相遅れ補償回路、■は位相進み補償回路、■は
アクチュエータをそれぞれ示し、これら各部を縦続する
ことによって、■に示す総合の開ループ伝達特性が得ら
れる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

コンパクトディスク等の光学ディスクにおいては、第７
図に示すようなディスク表面につけられた傷７やディス
ク成形時に発生した反射面上のピット欠落等があると、
トラッキングサーボのエラー信号が一時的に乱れ、それ
に伴う光学ピックアップの移動量がトラッキングサーボ
のロックレンジを超えると、トラックとびの現象を生じ
る。

第１３図はピックアップ出力信号とトラッキングエラー
信号との関係を示したものであって、（１）はディスク
表面に傷やピット欠落部がない場合を示し、ピックアッ
プの片側の検出素子ａｌ　、　ａ２の出力を加算した信
号ａｌ＋Ｂｌと、他の側の検出信号ａｇ。

ａ４の出力を加算した信号ａ＠＋ａ４とをそれぞれロー
パスしたのち差分をとった信号であるトラッキングエラ
ー信号ａｌ＋ａｆｉ　　ＩＬｌ”ｌＬ４には、ディスク
の偏心に基づく緩やかに変化する成分のみが含まれてい
る。また（２）はディスク表面に傷やピット欠落部があ
った場合を示し、信号ａｌ＋ａ！およびａｌ＋ＩＬ、に
は傷やピット欠落部の箇所で急激な変化を生じ、これに
よってトラッキングエラー信号”１＋ＩＬ！　　ａｌ＋
ａ４にも偏心に基づく信号に重畳して乱れを生じる。こ
のような乱れが生じると、ピックアップに必要以上の変
位または加速度を与え、トラックとびを生じさせる原因
となる。

このようなディスク表面の傷やピット欠落部に基づくト
ラックとびを防止する゛ためには、上述のようにトラッ
キングエラー信号に一時的に発生する外乱に対してトラ
ッキングサーボが応答しないようにすればよく、このた
め従来ホーム用ＣＤプレーヤ等ではサーボアンプの高域
利得を下げて、サーボ帯域を外乱の成分周波数以下にす
るように設計することが行われている。

例えばコンパクトディスクの場合、一般に１ｍｍ程度以
下の傷やピット欠落部を対象としているが、トラックの
線速度１．２５ｍ／ｓから逆算して、トラッキングエラ
ー信号に乱れが生じる時間は０．８ｍｓ以下である。こ
れに？ｊしてホーム用ＣＤプレーヤでは通常、サーボ帯
域をＩ　ＫＨ１前後もしくはそれ以下に設定することに
よって、トラッキングエラー信号の乱れを除去するよう
にしている。

サーボ帯域を低下させるためには、ピックアップアクチ
ュエータの共振周波数をできるだけ低くすることが望ま
しいが、反面、ディスク偏心の基本成分周波数以下にす
ることは無意味であるだけでなく、゛ピックアップレン
ズの支持強度の点からも制約を受ける。そのため一般に
トラッキングサーボアンプにおいて、第１２図に示すよ
うに位相遅れ補償を行うことによって低域の利得を確保
し、位相進み補償を行うことによってサーボ系としての
安定度（位相余裕および利得余裕）を確保するような構
成がとられている。

一方、ＣＤプレーヤを車載用等の目的に用いる場合には
耐振性能が重要であシ、振動に対してもトラックとびを
生じないようにすることが要求される。一般にサーボ系
における耐振性は、位相補償回路を含むサーボアンプの
伝達利得に比例することが知られており、従って前述の
特に位相遅れ補償回路の特性によって、中域周波数にお
ける耐振性能の低下を生じやすい。因にこの周波数帯域
はｌＯ〜数百Ｈ，にわたって、車輌振動スペクトルが集
中する帯域に当っている。

このようにディスク表面の傷やピット欠落部の゛影響を
防止するための性能と、耐振動性能とは従来技術上は矛
盾するものでアシ、特に車輌用ＣＤプレーヤ等において
は別に何らかの対策を講じる必要があるが、従来これに
関する提案は行われていなかった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のトラッキング制御回路は、光ディスクから発生
するピット信号のハイレベルおよびローレベルの期間が
それぞれ所定値を超えた期間に対応して出力を発生する
ことによってピット信号の過大反転周期を検出し、一方
、光学ピックアップのトラック進行方向と直角方向に分
割された各受光素子の出力の差によって検出したトラッ
キングエラー信号を適当な周波数で帯域分割し、上記過
大反転周期の検出に応じて高域成分をオフまたはオンし
て低域成分に加算して得られた信号をエラー信号として
トラッキングの制御を行うようにしたものである。

〔作　用〕

本発明のトラッキング制御回路によれば、−トラッキン
グエラー信号の高域成分を常時ば低域成分に加算して出
力し、光デイスク表面の傷やピット欠落部によって光デ
ィスクから発生するピット信号の反転周期が所定値よシ
過大になったときは高域成分を遮断して低域成分のみを
出力し、この信号をエラー信号としてトラッキングの制
御を行うのでζ光デイスク表面の傷やピット欠落部によ
ってトラッキング動作が乱れてトラックとびを生じるこ
とがない。

〔実施例〕

第１図は本発明のトラッキング制御回路の一実施例を示
したものであって、５１はクロックパルス発生器、５２
．５３はｎピットのバイナリカウンタ、柄、５５はマグ
ニチュードコンパレータ、５６　、５７はＮＯＲゲート
、郭はＯＲゲート、鵠はインバータ、であってこれらは
過大反転周期検出回路を構成している。またωはローパ
スフィルタ（ＬＰＦ）　、６１はハイパスフィルタ（Ｈ
ＰＦ）　、６２はスイッチ回路、田は加算回路であって
、これらはトラッキングエラー処理回路を構成している
。

第２図は第１図のトラッキング制御回路における過大反
転周期検出回路の部分の動作を説明する図であって、■
はピット信号、■はカウンタ５２の入力クロック、◎は
カウンタ５２の動作、■はカウンタ５２の出力、■はカ
ウンタ田の入力クロック、［Ｆ］はカウンタ団の動作、
■はカウンタ＆の出力、■はＯＲゲート郭の出力である
。

また第３図は第１図のトラッキング制御回路におけるト
ラッキングエラー処理回路の各部信号波形を示し、■は
第２図に示されたと同じＯＲゲート犯の出力、■はトラ
ッキングエラー信号入力、■はローパスフィルタωの出
力、■はハイパスフィルタ６１の出力、■はスイッチ回
路６２の出力、■はトラッキングエラー信号出力である
。

さらに第４図は本発明のトラッキング制御回路を用いた
トラッキングサーボ回路の構成例を示したものであって
、第８図ないし第１０図におけると同じ部分を同じ番号
で示し、７０は本発明のトラッキング制御回路、７１は
加算回路である。

第１図においてピット信号■は、第４図に示すように受
光部４１を構成する受光素子ａ１〜ａ４の出力を加算回
路４６　、４７　、７１を介して総和をとった信号であ
って、光デイスク上のピットの存在に対応して出力され
るＮＲＺ信号である。またクロックパルス発生器５１は
、ピット信号よシ十分短い任意の周期のクロックパルス
を発生する。バイナリカウンタ５２　、５３はそれぞれ
ピット信号またはこれをインバータ５９を経て反転した
信号を端子ＣＬＨに加えられることによって、ピット信
号のハイレベルまたはローレベルの期間クリアされると
ともに、それぞれクロックパルス発生器５１のクロック
信号■。

■を端子ＣＫに加えられてカウント動作を行う。マグニ
チュードコンパレータ詞、５５はそれぞれ基準設定値Ｂ
１．Ｂ意（Ｂ６．・・・１Ｂｎ−１）を設定されている
とともに、それぞれバイナリカウンタ５２　、５３の出
力Ｑｏ、・・・、Ｑｎ−ｘを端子ＡＯ，・・・ｒＡｆｉ
−１に入力されることによって、設定値Ｂとカウント値
Ａとを比較し、両者が一致したときそれぞれハイレベル
の信号■・＠を発生する。ＮＯＲゲー）　５６　、５７
はそれぞれ信号■、＠がハイレベルのとき、それぞれバ
イナリカウンタ５２　、５３へのクロックパルスの入力
を禁止し、カウント動作を一時停止させる。ＯＲゲート
郭は信号■、＠の論理和をとって信号■を発生する。

従って第１図のトラッキング制御回路における過大反転
周期検出回路の部分は、第２図に示すようにバイナリカ
ウンタ５２はピット信号■のローレベルの部分で動作し
て、ローレベル部分の長さが予め設定された時間Ｔｎよ
シ長い出力■を発生し、バイナリカウンタ団はピット信
号■のハイレベルの部分で動作して、ハイレベル部分の
長さが予め設定された時間Ｔｎより長いとき出力＠を発
生するとと≦よって、ピット信号■における符号反転が
予定よシ長い周期で生じたことを検出する信号■を発生
する。ピット信号の最大周期は光デイスク上に記録され
る符号によって定められておシ、従って信号■は光ディ
スクにおける傷やピット欠落部によって生じたピット信
号の乱れを表わす信号である。なお第２図◎、■におい
て斜線を施して示した部分は、バイナリカウンタ５２　
、５３のカウント動作期間を示している。

一万、トラッキング信号人力■は第４図に示されたトラ
ッキングエラー検出回路によって検出されたものであっ
て、第１０図について説明したと同様にして発生したも
のである。ローパスフィルタ（イ）とハイパスフィルタ
６１とは同一の時定数τを有し、トラッキングエラー信
号を同一遮断周波数によってそれぞれローパスおよびバ
イパスして信号■、■を生じる。信号■はディスクの偏
心に基づく信号成分であシ、信号［相］は偏心に基づく
信号成分を除外した外乱成分である。スイッチ回路６２
は信号■に応じてオンオフすることによって信号■を生
じ、加算回路６３は信号■と信号■とを加算して、信号
■を生じる。従って信号■はトラッキングエラー信号に
おいて、ディスク表面の傷、ピット欠落部等に基づく乱
れの部分に対応して偏心以外の外乱を除外したものとな
る。信号［株］はトラッキングエラー信号出力として、
第４図のトラッキングサーボ回路において位相補償回路
ｕ以下を経てピックアップアクチュエータ３６を動作さ
せ、これによって所要のトラッキング制御が行われる。

本発明のトラッキング制御回路は、光ディスクが定格速
度で回転しているときのピット信号の最小および最大反
転周期が一定であることを利用して、最大反転周期以上
の周期が検（支）されたことによって、ディスク表面の
傷またはピット欠落部による信号の異常を検出するよう
にしている。このため２つのバイナリカウンタによって
ピット信号が反転してハイレベルになってから再び反転
してローレベルに戻るまでの期間と、ローレベルになっ
てからハイレベルに戻るまでの期間とを交互に計測して
、最大周期以上の周期が検出されたとき、次に反転が生
じるまでの期間、トラッキングエラー信号中の外乱成分
を除去するようにしたものである。

すなわち、第２図に示すように所定最大周期−Ｔｎを超
える期間はハイパスフィルタで分離された高域成分が遮
断され、外乱成分が阻止されてその期間はトラッキング
制御信号としては、ローパスフィルタによってトラック
変位を予測した信号のみが出力される。

第１図においてマグニチュードコンパレータ馴。

団にそれぞれ与えられる基準設定値８１．　Ｂｔ　（［
３ｔ　＝ｉ３ｘ＝Ｂｏ　、Ｂｔ　、　−、Ｂｎ−ｔ　）
およびクロック周波数ｆｃＫは、規定最大反転周期ｔ−
Ｔｍａｘとすると＞　’ｒｍａｘ になるように設定すればよい。

なお上式におけるピット数ｎおよびクロック周波数ｆＣ
Ｋを大きくとるほど計測精度は向上するが、実験的には
ｎ　＝　４ビツトａ　ｆｃＫ＝２　Ｎ！Ｅ：ｚ　　程度
で十分である。

第１図においてローパスフィルタ印およびハイパスフィ
ルタ６１は同一時定数金有しており、加算回路６３の利
得臼の利得を１とすればトラッキングエラー信号入出力
間の伝達関数ＧＣ（＃）はとなって、光ディスクに傷等
がない場合でも、トラッキングサーボ回路の動作を不安
定にすることはない。

第５図は本発明のトラッキング制御回路の他の実施例を
示したものである。同図においては、第１図における過
大反転周期検出回路に相当する部分のみが示されておシ
、第１図におけると同じ部分を同じ番号で示している。

第５図の回路は第１図の回路において、過大反転周期検
出のための設定時間Ｔｎが ）となるようにピット数ｎおよびクロック周波数ｆｃＫ
を選んだものであって、この場合はマグニチュードコン
パレータは不要となシ、カウンタ５２　、５３のキャリ
ー信号をそれぞれ第１図の回路における信号＠、■とじ
て用いて過大反転周期の検出を行うことができ、回路構
成が簡略化される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明のトラッキング制御回路によ
れば、トラッキングサーボの特性を基本的には所要の耐
振性能を満足することができるものにするとともに、ト
ラックをトレースしながら光デイスク表面の傷やピット
欠落部に基づくトラッキングエラー信号の乱れを検出し
、乱れが発生した期間だけトラッキングエラー信号にお
ける乱れの成分である高域成分金除去した信号によって
トラッキングの制御を行うので、所要の耐根性能を満た
しながらトラック追従性の低下を防止することができ、
従って特に車載用光学ディスク再生装置において、光デ
イスク表面の傷やピット欠落部によるトラックとびを有
効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトラッキング制御回路の一実施例金示
す図、 第２図は第１図のトラッキング制御回路におけろ過大反
転周期検出回路の部分の動作を説明する図、 第３図は第１図のトラッキング制御回路におけるトラッ
キングエラー処理回路の各部信号波形を示す図、 第４図は本発明回路を用いたトラッキングサーボ回路の
構成例を示す図、 第５図は本発明のトラッキング制御回路の他の実施例を
示す図、 第６図はコンパクトディスクの構造を示す図、第７図は
コンパクトディスクからの信号再生を示す図、 第８図はＣＤ　プレーヤの回路例を示す図、第９図は従
来のトラッキングサーボ回路の構成例を示す図、 第１０図はトラッキングエラー検出口路の構成例を示す
図、 第１１図は第９図および第１０図に示されたトラッキン
グサーボ回路におけるトラッキングエラー検出特性の一
例を示す図、 第ｎ図は第９図および第１０図に示されたトラッキング
サーボ回路における各部の伝達特性の一例を示す図、 第１３図はピックアップ出力信号とトラッキングエラー
信号との関係を示す図である。 １・・・基板 ２・・・ピット ３・・・反射面 ４・・・透明サブストレート ５・・・対物レンズ ６・・・光ビーム ７・・・傷 １１・・・光ディスク ■・・・ディスクモータ １３・・・光学ピックアップ １４・・・増幅加算回路 １５・・・波形整形回路 １６・・・デコーダ １７・・・クロック再生回路 １８・・・基準クロック発生回路 １９・・・ディジタルアナログ（Ｄ／Ａ　）変換回路２
０・・・回転速度エラー検出回路 ２１・・・ドライバ回路 ｎ・・・フォーカスエラー検出回路 器・・・位相補償回路 ２４・・・ドライバ回路 怒・・・トラッキングエラー検出回路 ２６・・・位相補償回路 ｒ・・・ドライバ回路 諺・・・増幅加算回路 あ・・・差分回路およびローパスフィルタ（ＬＰＦ）あ
・・・位相補償回路 あ・・・ドライバ回路 蕊・・・ピックアップアクチュエータ ４１・・・受光部 ４２〜４５・・・プリアンプ ４６　、４７・・・加算回路 化、４９・・・ローパスフィルタ（ＬＰＦ）犯・・・減
算回路 ５１・・・クロックパルス発生回路 ５２　、５３・・・バイナリカウンタ ５４．５５・・・マグニチュードコンパレータあ、５７
・・・ＮＯＲゲート 郭・・・ＯＲゲート ５９・・・インバータ ω°・°ローパスフィルタ（ＬＰＦ　）６１・・・ハイ
パスフィルタ（ＨＰＦ）６２・・・スイッチ回路 田・・・加算回路 ７０・・・トラッキング制御回路 ７１・・・加算回路 特許出願人　富士通テン株式会社 代理人弁理士　玉　蟲　久　五　部（外１名）第　１　
図 第　２　図 ■　　□−−１と一□ ■　　−的一一―−一神〜−一一一 第３図 第８図 ４２〜４５・・・・プリアンプ　　４６．４７・曲・力
ロ算回路ｍ　　１０　　図 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　トラック進行方向と直角方向に分割された光学ピック
   アップの受光素子のそれぞれの部分の出力信号の差によ
   つて検出されたトラッキングエラー信号に応じて光学ピ
   ックアップをトラック進行方向と直角方向に駆動するこ
   とによつて光学ピックアップをトラックに追従させるト
   ラッキング制御回路において、 光ディスクから発生するピット信号のハイレベルまたは
   ローレベルの期間をそれぞれ計測して所定値を超えた期
   間に対応して出力を発生する第１および第２の時間計測
   手段と、該両時間計測手段の出力の論理和をとる論理和
   手段とを有する過大反転周期検出手段と、 前記トラッキングエラー信号入力を帯域分割するローパ
   スフィルタおよびハイパスフィルタと、該両フィルタの
   出力を加算してトラッキングエラー信号出力を発生する
   加算手段と、前記過大反転周期検出手段の出力が発生し
   たとき前記ハイパスフィルタの出力を遮断するスイッチ
   とを有するトラッキングエラー信号処理手段とを具え、 該トラッキングエラー信号出力によつてトラッキングの
   制御を行うことを特徴とするトラッキング制御回路。