JPS6223372B2

JPS6223372B2 -

Info

Publication number: JPS6223372B2
Application number: JP56005271A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Tanaka; Tsuneo Hirose
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1981-01-16
Filing date: 1981-01-16
Publication date: 1987-05-22
Also published as: DE3260743D1; JPS57120238A; EP0056712A2; US4488276A; EP0056712A3; EP0056712B1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、帯状の情報トラツクに情報が記録さ
れた情報記録担体から情報を再生する再生装置、
特に信号検出部の位置制御手段を有する再生装置
に関するものである。

従来から、高密度で情報が記録された情報トラ
ツクを有する情報記録担体から情報を再生する再
生装置においては、上記情報トラツクから情報を
読み取る信号検出部の上記情報トラツクに対する
相対位置を制御する位置制御が多く用いられる。
位置制御は、上記信号検出部と上記情報トラツク
との相対位置のずれ、すなわち位置誤差を検出す
る位置誤差検出手段と、該位置誤差検出手段から
出力される誤差信号に応じて、これを打消すよう
に上記信号検出部を駆動する駆動手段とで閉ルー
プを構成することにより一般に実現される。情報
記録担体の記録面に平行な方向の位置誤差である
トラツキング誤差検出手段は、情報トラツクの両
側に設けられたトラツキング用のガイド信号を検
出する方法、あるいは情報トラツクと信号検出部
との相対的位置ずれによつて直接誤差信号を発生
する方法などが既に知られている。

第１図は、情報トラツク１０１の両側にトラツ
キング用のガイド信号１０１ｂ，１０１b′が設け
られた情報トラツク上を信号検出部１０２が相対
速度Ｖでトラツキングする従来例の１つを説明す
るための要部拡大図である。情報トラツク１０１
には例えばビデオ信号が記録されており、１０１
ａはその同期信号部分である。ガイド信号１０１
ｂは、上記同期信号部分１０１ａの右側端部に、
ガイド信号１０１b′は上記同期信号部分１０１ａ
の左側端部にそれぞれ交互に設けられている。こ
のとき右側のガイド信号１０１ｂと左側ガイド信
号１０１b′の検出強度の差からトラツキング誤差
を検出することができる。

第２図は、トラツキング用のガイド信号を有し
ない情報記録担体２０１を光学的に非接触で再生
する場合の従来例の１つを説明するための要部拡
大図である。情報信号は、くぼみ（以下、これを
ピツトと呼ぶ）の形で記録されており、螺旋状に
並んだピツト２０１ａの配列によつて情報トラツ
クが形成されている。光ビーム２０２は集束され
て情報記録担体２０１上にスポツト２１２ａを形
成し、上記情報記録担体２０１を透過した透過光
２０２ｂは光電検出器２０３で検出される。光ス
ポツト２０２ａが情報トラツク上を相対速度Ｖで
トラツキングするとき、上記ピツトの有無は上記
光電検出器２０３に入射する光量の変化によつて
検出される。このときには光スポツト２０２ａを
信号検出部とみなすことができる。上記光電検出
器２０３は２つの受光器２０３ａおよび２０３ｂ
を有しており、上記光スポツト２０２ａにトラツ
キング誤差が生じたとき、透過光２０２ｂは回折
を受けて上記受光部２０３ａと２０３ｂの受光量
に差が生ずるため、トラツキング誤差が検出され
る。

以上の２つの例が示すように、いずれの場合に
おいてもトラツキング誤差は２つの検出値の差に
よつて差動的に検出される。

上述のごとく、トラツキング誤差を差動的に検
出する場合、調整を適切にすれば安定したトラツ
キング制御を容易に実現できる。ところがトラツ
キング誤差を差動的に検出する場合、検出された
トラツキング誤差信号が零となる信号検出部の位
置と検出信号の振幅が最大になる位置とが常に一
致するという保障はなく、初期の状態で適切に調
整されており、上記検出信号の振幅が最大になつ
ていたとしても、温度変化、経時変化などの種々
の状態変化によつてオフセツトが発生し、上記検
出信号の振幅が低下するという欠点がある。

一方、上述した欠点のないトラツキング制御の
方式として、ウオブリング方式と呼ばれる方式が
既に知られている。これは、信号検出部を周期的
に微小量揺動させ（以下、これをウオブリングと
呼ぶ）、検出信号の振幅変動で、ウオブリングに
同期した成分の振幅と位相からトラツキング誤差
信号を得るものである。このウオブリング方式
は、常に検出信号のレベルが最大となるように制
御されるため、経時変化や温度変化に影響されに
くく、常に最良点で制御され易いという長所を有
している。ところが、トラツキング制御の応答速
度を高め、十分なループゲインを得るためにはウ
オブリングの周波数を十分高くする必要がある。
したがつて、トラツキング用の駆動手段で同時に
ウオブリングを行なうのは困難であり、例えば圧
電素子などによるウオブリング専用の駆動手段を
一般に必要とするという欠点がある。また、ウオ
ブリング周波数が高くなると、記録信号が雑音と
なつてトラツキング制御を妨害し易いという欠点
もある。

本発明は、上記したこれらの欠点を著しく改善
し、常に安定した位置制御を行なうことを可能と
するものである。以下、図面を参照して本発明を
詳しく説明する。

第３図は、本発明の原理を説明するためのブロ
ツク図である。ここでは位置制御の１つであるト
ラツキング制御を例に以下説明する。まず直流的
な動作について説明する。信号検出部３０７の位
置をＹ、情報記録担体３１１の情報トラツクの位
置をY₀とすればトラツキング誤差ＥはＥ＝Y₀−Ｙ ……(1) となる。上記トラツキング誤差Ｅは、検出器３０
１ａ，３０１ｂによつて差動的に検出され、検出
された誤差信号は差動増幅器３０２によつて増幅
される。このとき検出器３０１ａ，３０１ｂの位
置ずれや差動増幅器３０２のオフセツト等によ
り、検出誤差Ｅにオフセツトｅが加算されるた
め、検出器３０１ａ，３０１ｂおよび差動増幅器
３０２による検出感度をg₁とすれば、差動増幅器
３０２から出力されるトラツキング制御信号は、 g₁・（Ｅ＋ｅ）となる。上記トラツキング制御信号は、増幅器３
０５によつて増幅され、トラツキング駆動部３０
６をＹだけ駆動させる。増幅器３０５およびトラ
ツキング駆動部３０６によるゲインをg₂とすれ
ば、Ｙ＝g₁・g₂・（Ｅ＋ｅ）＝g₁・g₂・（Y₀−Ｙ＋ｅ） ∴Ｙ＝｛g₁・g₂／（１＋g₁・g₂）｝×（Y₀＋ｅ）
……(2) となり、g₁・g₂は通常１より十分大きいので、Ｙ
は（Ｙ_p＋ｅ）に等しくなるように制御される。
従つて、オフセツト量ｅが誤差として残存するこ
とは明らかである。上記した検出器３０１ａ，３
０１ｂ、差動増幅器３０２、増幅器３０５、およ
びトラツキング駆動部３０６が第１のトラツキン
グ制御ループを構成する。

一方、トラツキング制御信号には、発振器３０
３から発生する周期的な微小信号を加算器３０４
で加算することにより、信号検出部３０７を周期
的にウオブリングする。このとき、ウオブリング
周波数をｆ_wとする。トラツキング誤差があると
きには信号検出部３０７によつて検出される検出
信号RFはウオブリング周波数ｆ_wで振幅変調され
る。したがつて、検出信号RFの変調信号をAM
復調器３０８でAM復調すれば、AM復調信号に
含まれる周波数ｆ_w成分からトラツキング誤差の
大きさが検出され、ウオブリングに対する位相か
らその方向が検出される。したがつて上記AM復
調信号を、発振器３０３の出力信号を同期信号と
して、同期検波器３０９で同期検波することによ
り、トラツキング誤差Ｅが正確に検出される。こ
のときの検出感度に低域通過フイルタ３１０の直
流ゲインを乗じたものをｈとすれば、上記同期検
波器３０９の出力信号は（ｈ・Ｅ）となり、これ
を上記トラツキング制御信号に加算すれば、上記
のオフセツトｅを低減させることが可能である。

すなわち｛g₁（Ｅ＋ｅ）＋hE｝・g₂＝Ｙで、(1)式を代入して整理すると、Ｙ＝（ｇ_１＋ｈ）ｇ_２／１＋（ｇ_１＋ｈ）ｇ_２（Y₀＋
ｇ_１／ｇ_１＋ｈｅ）……(3) となり、オフセツト量はg₁／（g₁＋ｈ）に減少す
る。

上記AM復調器３０８、同期検波器３０９、積
分器３１０、増幅器３０５、トラツキング駆動部
３０６、および信号検出部３０７は第２のトラツ
キング制御ループを構成する。

次に、このような制御系の周波数特性について
説明する。まず、検出器３０１ａ，３０１ｂおよ
び差動増幅器３０２によるトラツキング誤差検出
の伝達関数をG₁（Ｓ）、ウオブリングによるトラ
ツキング誤差検出の伝達関数と積分器３１０の伝
達関数との積をＨ（Ｓ）、増幅器３０５とトラツ
キング駆動部３０６の伝達関数の積をG₂（Ｓ）
とすれば、このような２重ループを有する制御系
の開ループゲインは｛G₁（Ｓ）＋Ｈ（Ｓ）｝・G₂（Ｓ）となる。一般にトラツキング駆動部３０６は質量
を駆動する必要があるため、２次の低域通過フイ
ルターの特性を有している。したがつて、直流域
ではこの開ループゲインは１よりも十分大きなゲ
インを有しているが、ある周波数でゲインが零デ
シベルとなる。この周波数をゲイン交点周波数と
呼ぶ。すでに説明したように直流域ではＨ（Ｓ）
の方がG₁（Ｓ）よりも大きく、これによつてオ
フセツトが抑圧されるという効果が得られるが、
周波数が高くなつていくとG₁（Ｓ）はゲインが
ほとんど平坦であるのに対してＨ（Ｓ）は積分器
３１０のためにゲインが低下するので、所定の周
波数以上ではG₁（Ｓ）がＨ（Ｓ）よりも小さく
なる。上記所定の周波数は第１の制御ループのゲ
イン交点周波数よりも低い周波数となるように積
分器３１０を設定する。このようにすれば、この
制御系全体のゲイン交点周波数も上記第１の制御
ループのゲイン交点周波数とほぼ同じであり、こ
のゲイン交点周波数ではＨ（Ｓ）よりもG₁
（Ｓ）の方が支配的となるのでゲイン交点周波数
におけるＨ（Ｓ）の特性が制御系の安定性におよ
ぼす影響は小さくなる。したがつてウオブリング
周波数ｆ_wをゲイン交点周波数に比べて十分高く
する必要はなくなる。

上述のごとく、発明者らは、差動的手段による
位置誤差検出によつて高速応答の第１の位置制御
ループを構成し、上記差動的手段に本質的に付随
するオフセツトの変化が極めて周波数の低いこと
に着目し、低周波成分のみ制御することを目的に
したウオブリング方式による第２の位置制御を併
用することにより以下の特徴をもたせたものであ
る。

(i) 高速応答のトラツキング制御ループを容易に
構成でき、動作が安定である。

(ii) 記録信号がウオブリング方式のトラツキング
誤差検出に及ぼす影響が少ない。

(iii) 初期の各種オフセツト調整が容易になる。

(iv) 温度変化、経時変化などの状態変化に対して
安定となる。

次に実施例をあげて本発明をさらに説明する。

第４図は本発明の実施例を示すものである。本
実施例は、光学的に非接触で信号を再生するとき
の垂直方向の位置誤差（以下、これをフオーカス
誤差と呼ぶ）に関するものである。信号検出部４
０１は、内部にレーザーダイオード４０３を有
し、該レーザーダイオード４０３からの出力光
は、コリメータレンズ４０４で平行光となり、ビ
ームスプリツタ４０５を透過して、対物レンズ４
０６で情報記録担体４０２の情報記録面に集束さ
れて光スポツトを形成する。上記情報記録面から
の反射光は再び対物レンズを透過後、平行光とな
り、ビームスプリツタ４０５で反射後、凸レンズ
４０７で、光電検出器４０９ａ，４０９ｂの境界
部に再び集束される。このとき凸レンズ４０７で
集束される光束の約半分をナイフエツジ４０８で
遮つているため、フオーカス誤差が生ずると光電
検出器４０９ａと４０９ｂの出力に差が生ずる。
上記光電検出器４０９ａ，４０９ｂの差出力を、
差動増幅器４１０で増幅してフオーカス制御信号
が得られる。該フオーカス制御信号を増幅器４１
２で増幅して、フオーカス駆動部４１３を駆動す
ることにより、第１のフオーカス制御ループが構
成される。

一方、信号検出部４０１の検出信号は、上記検
出器４０９ａ，４０９ｂの出力信号を加算器４１
５で加算して得られる。発振器４１４は周波数ｆ
_wのウオブリング信号を出力し、加算器４１１で
差動増幅器４１０の出力するフオーカス制御信号
と加算されるので、フオーカス駆動部４１３は周
波数ｆ_wでウオブリングされることとなる。この
ウオブリングによつて上記検出信号の振幅は変動
する。この振幅の変動は包絡線検波器４１６によ
り検出される。移相器４１７は周波数ｆ_wのウオ
ブリング信号の位相を調整して得られる同期信号
を上記包絡線検波器４１６の出力と乗算器４１８
で乗算することにより同期検波を行つて、フオー
カス誤差信号を得ることができる。このフオーカ
ス誤差信号を積分要素である積分器４１９で積分
して加算器４１１でフオーカス制御信号に加算
し、増幅器４１２で増幅してフオーカス駆動部４
１３を駆動することにより、第２のフオーカス制
御ループが構成される。

このように、第１のフオーカス制御ループと第
２のフオーカス制御ループとは協働して並列の制
御ループを構成している。このとき第２のフオー
カス制御ループは積分器４１９を含んでいるの
で、周波数が高くなるにしたがつて第２のフオー
カス制御ループの開ループゲインは第１のフオー
カス制御ループの開ループゲインに比べて相対的
に低下していく。そこで、第１のフオーカス制御
ループのゲイン交点周波数よりも低い所定の周波
数において上記２つのフオーカス制御ループの開
ループゲインが等しくなるようにゲインを設定す
る。このようにすることによつて、上記所定の周
波数よりも低い周波数帯域では第２のフオーカス
制御ループが支配的となつてオフセツトの少ない
制御が行われ、所定の周波数よりも高い周波数帯
域では第１のフオーカス制御ループが支配的とな
つて安定な制御が行われる。

なお、本実施例では積分要素を含むものとして
単純な積分器を用いたが、ある周波数以上の周波
数帯域で積分作用を有するような積分要素を含む
低域通過フイルターを用いてもよい。また、本実
施例では検出信号の振幅値を得るのに包絡線検波
を行つたが、これは単なる整流でも差し支えな
い。また、同期検波器４１８は乗算器の代りに同
期信号によつてスイツチングされるアナログスイ
ツチで構成することもできるし、あるいは、ウオ
ブリングに同期して前記検出信号の振幅値をサン
プルホールドし、次にサンプルホールドされる振
幅値と比較して、トラツキング誤差信号を論理回
路によつてデイジタル的に発生させることも可能
である。

さらに、例えば光学的再生装置のフオーカス制
御とトラツキング制御のように、複数の方向の位
置制御を独立に行う場合には、ウオブリングの周
波数を互いに異なるようにすることにより、それ
ぞれの方向の位置制御に本発明を同時に用いるこ
とも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の１つを説明するための要部拡
大斜視図、第２図は他の従来例を説明するための
要部拡大斜視図、第３図は本発明の原理を説明す
るためのブロツク図、第４図は本発明の実施例を
示す要部構成図である。１０２，３０７，４０１……信号検出部、３０
１ａ，３０１ｂ……検出器、４０９ａ，４０９ｂ
……光電検出器、３０２，４１０……差動増幅
器、３０４，４１１，４１５……加算器、３０
５，４１２……増幅器、３０６……トラツキング
駆動部、４１３……フオーカス駆動部、３０３，
４１４……発振器、３０８……AM復調器、４１
６……包絡線検波器、３０９……同期検波器、４
１８……乗算器、３１０，４１９……積分器、４
１７……移相器。

Claims

【特許請求の範囲】

１情報記録担体上に情報信号が帯状に記録され
た情報トラツク上を、信号検出部が相対的に移動
することにより情報信号を再生する装置であつ
て、前記信号検出部の前記情報トラツクに対する
相対位置の基準位置からのずれを差動的に検出し
て、前記信号検出部の位置を制御する第１の制御
ループと、前記信号検出部を上記制御の方向に周
期的に微小振幅で揺動して、このときの前記信号
検出部によつて検出される検出信号の振幅変化で
上記揺動に同期した成分の大きさと極性により、
前記検出信号が最大となる位置からの前記信号検
出部のずれを検出し、前記信号検出部の位置を制
御する第２の制御ループを具備し、かつ前記第１
の制御ループの開ループゲインが零デシベルとな
るゲイン交点周波数と、このゲイン交点周波数よ
りも低い所定の周波数との間の周波数帯域では第
１の制御ループの開ループゲインが第２の制御ル
ープの開ループゲインよりも大きく、上記所定の
周波数よりも低い周波数帯域では第２の制御ルー
プの開ループゲインが第１の制御ループの開ルー
プゲインよりも大きくなるように、前記第２の制
御ループは積分要素を含んで成ることを特徴とす
る再生装置。