JPS6273433A - 光ピツクアツプのトラツキング方法 - 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、記録担体の情報トラックから光学的に情報を
読み出す光ピックアップのトラッキング検出方法に関す
る。

〔従来技術〕

近年、デジタル化された音声を記録担体の表面の凹凸で
記録したコンパクトディスクや、ＴＶ映像を記録したビ
デオディスクの普及が著しい。

特にコンパクトディスクプレーヤーは据置型から自由に
持ち運べるポータプル型、又は車載用のプレーヤーへの
進出が大いに期待されている。

これらのプレーヤーは、使用側からの要求として薄型、
小型、安価な事が要求されており、従って記録担体から
情報を読み出す光ピックアップに関しても同様の要求が
太きくなっている。

ところで、上記記録担体において、情報を記録したビッ
ト列（情報トラック）はミクロン単位の微少間隔で、高
密度に形成されており、上記光ピックアップは情報を再
生する光ビームが情報トラックに正確に追従するように
制御する、所謂トラッキングを行っている。トラッキン
グには種々の方法が知られているが、最も単純な方法と
しては以下に説明するプッシュプル法と呼ばれるものが
ある。

プッシュプル法は、レンズ臆面でのファーフィールドパ
ターンの強度分布の左右対称性を検出するもので、例え
ば第７図に示す如く、光スボットが記録担体の情報トラ
ック上にある時、そのファーフィールドパターン７３は
一様の明るさとなる。これを２分割センサの受光部７１
と７２で受光し、その信号の差分を取ればエラー信号ｌ
よ零となり、いわゆるオントラック状態である事を示す
、一方、光スポットが情報トラックからはずれるとその
量に応じ、ファーフィールトノぐターンの強度分布の対
称性がくずれエラー信号が生じる。

ところが、第８図（Ａ）に示す如く、エラー信号に応じ
て対物レンズ７４を移動させ、光スポットを記録担体７
５の情報トラック上に形成させると、ファーフィールド
パターンの中心と分割センサの分割線がずれ、トラッキ
ングエラー信号はオントラック状態でありながら零とな
らない、即ち、オフセットエラーが生じる。又、記録担
体７５が傾いた時も第８図（Ｂ）に示す如く、記録担体
７５からの反射光束の軸ずれが起き、この時もオフセッ
トエラーが生じる。

オフセットエラーを生じる時の分割センサの受光部７１
．７２とファーフィールドパターン７３との関係を第９
図に示す、このように、プッシュプル法にはオフセット
エラーに弱いといった欠点があった。又、ファーフィー
ルドパターンの強度の対称性が敏感に変化するのは、情
報トラックの深さが使用波長をλとする時λ／８の時で
ある事は広く知られているが、コンパクトディスクにお
いてはその深さはλ／２であり、従来のプッシュプル法
では十分な検出感度が得られなかった。

下方、上記オフセットエラーに強く、検出感度の高いト
ラッキング方法として、従来３ビーム法（特公昭５３−
１３１２３）やヘテロダイン法（信学技報８０　、Ｎｏ
、　１７４）が知られている。

しかしながら、これらの方法は、プッシュプル法に比べ
て構成が複雑となり、また、トラッキングと共に光ピッ
クアップに必須なフォーカシング検出に制約を加える場
合も生じた。

〔発明の概要〕

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解決し、簡単な
構成で高密度な検出が可能であり、またオフセットエラ
ーにも強い光ピックアップのトラッキング方法を提供す
ることにある。

本発明の上記目的は、従来のプッシュプル法において、
分割されたファーフィールドパターンの光強度分布の変
化を各々光電検出して、これら検出信号の位相差からト
ラッキングエラー信号を得ることによって達成される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は、本発明の方法を用いた光ピックアップの概要
を示し、夫々（Ａ）は略断面図、（Ｂ）は光分割器２の
平面図である。

第１図において、半導体レーザの如き光源１から発せら
れた光束は、光分割器２の第１の面３で反射され、対物
レンズ４により記録担体５の情報記録面に微小スポット
として集光される。記録担体５からの反射光は、再び対
物レンズ４を通り光分割器２の第１の面３を通過し、第
２の面６の一部に設けられた回折構造体７により回折さ
れてその方向を変え、第１の面と第２の面との間で全反
射しながら光検出器８に入射する。光分割器の第１の面
及び第２の面に設けられる回折構造体７は、必要に応じ
て所望の反射率又は回折効率が得られるよう反射膜を設
けても良い。

上記回折構造体７は、（Ｂ）に示す如く８゜９、ｌＯの
３領域に分割されており、夫々回折構造体の格子の向き
が異なっている。その結果、これらの領域で回折された
光は、各々光検出器８の分割された受光部１１と１ｍ、
１３．１４に導かれる。ここで、対物レンズ４と記録担
体５との距離が変動した場合、良く知られているように
記録担体５から光分割器２に入射する光束は、その入射
角度、入射径が変化する。そして、光軸から偏位した領
域８によって回折された光は、上記変動に応じて矢印Ｂ
方向に振れる。従って、受光部１１及び１２の検出信号
を差分することによってフォーカスエラー信号が得られ
る。

一方、回折構造体７の債城９と１０との分割線は、記ａ
ｍ体５上の情報トラックと平行に設けられており、受光
部１３及び１４は情報トラックの分割されたファーフィ
ールドパターンにおける光強度分布を各々光電検出する
。これらの検出信号は、第２図に示す回路で信号処理さ
れ、トラッキングエラー信号Ｓ丁として出力される。第
２図において、１３．１４は第１図に示した光検出器の
受光部、１５．１６は電流−電圧変換器、１７゜１８は
シュミットトリガ回路の如き２値化回路、１９．２０は
Ｄ型フリップフロップ回路、２１は差分検出器、２２は
ローパスフィルタである。

上記フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号
は、第１図において不図示のレンズ駆動機構（一般にア
クチュエータと呼ぶ）にフィードバックされ、対物レン
ズ４を光軸方向及び光軸と垂直な方向に移動させること
によって、フォーカシング及びトラッキングが行われる
。第１図の光ピックアップは、薄型の光分割器を用い、
貼り付は等によって光検出器と一体に構成出来ることか
ら、小型軽量化に適し、光学部品数が少ないので光学調
整も容易で、信頼性が高く、低コストに作製出来る。

次に、上記の光ピックアップを用いた本発明のトラッキ
ング方法を具体的に説明する。

第３図乃至第５図は光スポットが情報ビット上を通過す
るときのファーフィールドパターンの変化の様子を示し
、夫々（Ａ）は記録担体上の光スポット２３と情報ビッ
ト２４との位置関係、ＣＢ）はその時のファーフィール
ドパターンを示す、第３図は情報ビット列（情報トラッ
ク）の中心軸に対し、光スポットが右側にずれた場合。

第４図は情報トラックと光スポットの位置が一致した場
合、第５図は光スポットが左側にずれた場合である。こ
こで、情報ビットの深さは入１５とし、フィールドパタ
ーンの暗部を斜線部で示した。

第３図乃至第５図かられかるように、情報トラックの中
心軸と光スポットの中心とが一致しない場合、ファーフ
ィールドパターンの対称性は崩れ、（Ｂ）のように光検
出器の受光部１３．１４で光電検出すると、これらの検
出信号には位相差が生じる０本発明は、この位相差から
トラッキングエラー信号を得るものである。

第６図は、情報トラックと光スポットとの位置関係が変
化した場合の、第２図示の処理回路の各部における信号
波形の変化を示す図である。ここで（Ａ）は情報トラッ
クの中心軸と光スポット２３との位置関係を示し、光ス
ポット２３の照射位置は情報トラックの右側から左側へ
と変化する。また、この光スポットのファーフィールド
パターンは受光部１３．１４で検出される。

第３図〜第５図を参考にすると、第２図の回路において
、受光部１３．１４で検出された電気信号は、電流−電
圧変換器１５．１６によって各々（Ｂ）及び（Ｃ）に示
す電圧波形と成る。この信号を２値化回路１７．１８に
通すと、各々（Ｄ）、（Ｅ）の如き２値化信号が得られ
る。これら信号の例えば立ち下がりの時間差、即ち位相
差を検出すれば、光スポットと情報ビットのズレ量が検
出出来る事になる。但し、第５図からも判るように、受
光部１３と１４からの信号は周波数が異なる場合（図か
らは２倍の周波数の相異がある場合が生じる事は容易に
判る）があり、位相差検出に誤差が生じない様、第２図
の如きＤ型フリップフロップ回路１９．２０を用いて位
相検出を行う０回路１９は（Ｅ）に示す信号のハイレベ
ルでセットされ、ローレベルでリセットされる。

又、（Ｄ）に示す信号の立ち下がりで（Ｅ）のレベルを
セット状態の時出力する０回路２０においては（Ｄ）と
（Ｅ）の関係が回路１９と逆になる様結線する。

回路１９．２０の出力を差分検出器ｚ１に通すと、（Ｆ
）に示すように、前記検出信号の位相差に応じたパルス
幅でのいわゆるＰＷＭ　（ＰｈａｓｅＷｉｄｔｈ　Ｍｏ
ｄｕｌａｔｉｏｎ）された信号が検出される。これをロ
ーパスフィルタ２２に通すと（Ｇ）に示す如きアナログ
量のトラッキングエラー信号Ｓ丁が検出出来る。

第７図乃至第９図で説明した従来のプッシュプル法では
、受光部７１．７２からの出力をそのまま差分している
ため、光軸ずれによる信号レベルの差が直接オフセット
エラーとなるが１本発明の方法では信号レベルではなく
、位相差を検出する為、上記オフセットエラーの問題を
解決出来る。

上記説明においては、パルス波形〔第３図（Ｄ）、（Ｅ
））の立ち下がりに着目して位相検出を行ったが、立ち
下がりに着目しても同様の信号処理が出来る。

更に、立ち下がり、立ち上がりから得られた第３図ＣＦ
）の如き位相検出信号を混合させても全く同様にトラッ
キングエラー信号が得られる。

第１０図乃至第１３図は夫々本発明を適用し得る光ピッ
クアップの変形例を示し、図中、第１図と同一の部材に
は同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

第１０図は、第１図において対物レンズ４側に配された
光検出器８を光源側に配置した例を示す０本例は、光検
出器８が対物レンズ４を動かす為のアクチュエータで発
生する電磁ノイズの影響を受けにくいという利点がある
。

第１１図は、光分割器２の回折構造体７の分割線ＡＡ’
を記録担体５の面に対し、θだけ傾けた例で、（Ａ）が
略断面図、（Ｂ）が光分割器２の平面図を示す０本例の
構成は、光分割器内の光の導波方向が記録担体５の面に
ほぼ平行となる為、第１図の例に比べ光ピックアップ全
体を薄型に構成出来る利点がある。

ここまでは、所謂有限結像系を用いた例を示したが、こ
の系は、記録担体の面ブレが大きく、対物レンズが長い
ストロークで追従しなくてはならない場合には、結像倍
率が変化して、記録担体上のスポット径が変動するとい
った問題が生じる。

このような問題を解決した例を以下に示す。

第１２図は、光分割器２と対物レンズ２７との間にコリ
メータレンズ２６を配置した例で、対物レンズ２７に入
射する光は平行光となっている為、前述の如き問題は生
じない。

第１３図は、光源１と光分割器２９との間にコリメータ
レンズ２８を配置した例で、（Ａ）は略断面図、（Ｂ）
は光分割器２９の平面図を示す。

光分割器２９で反射された光束は、対物レンズ３０で記
録担体５に集光される０本例では記録担体５の反射光は
光分割器２９に主に平行光束で入射する為、回折構造体
３１の格子部は、（Ｂ）に゛示すように曲率を持ってい
る事が望ましく、光束は曲率を持つへ格子によって集光
されて、光検出器８に導かれる。

以上の実施例では、回折構造体を有する光分割器を用い
た光ピックアップを示したが、本発明の方法はプリズム
型のビームスプリッタを用いた一般の光ピックアップに
も適用が可能である。また、信号処理回路も第２図の例
に限らず１種々の変形が考えられる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は従来のプッシュプル法に
おいて、分割されたファーフィールドパターンの光強度
分布の変化を各々光電検出して、これら検出信号の位相
差からトラッキングエラー信号を得るようにしたので、
簡単な構成で高感度な検出が可能となり、またオフセッ
トエラーの問題が解決された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を用いた光ピックアップの例を示
す概略図、第２図は第１図示の光ピックアップの信号処
理回路のブロック図、第３図乃至第５図は夫々光スポッ
トが情報ピットを通過する際のファーフィールドパター
ンの変化を示す図。 第６図は第２図示の回路における各部の出力を示す図、
第７図乃至第９図は夫々従来のプッシュプル法による検
出原理を説明する図、第１０図乃至第１３図は本発明を
適用し得る光ピックアップの他の例を示す概略図である
。 １３．１４−−−一受光部、１５．１６−−−−電流−
電圧変換部、！　７．１８−−−−２値化回路、１９゜
２０−−−−Ｄ型フリップフロップ回路、２１−−ｍ−
差分検出器、２２−−−−ローパスフィルタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録担体の情報トラックから光学的に情報を読み
   出す光ピックアップのトラッキング方法において、前記
   情報トラックのファーフィールドパターンを情報トラッ
   クと平行な方向に分割し、分割された各々の領域の光強
   度分布の変化を光電検出して、これら検出信号の位相差
   からトラッキングエラー信号を得ることを特徴とする光
   ピックアップのトラッキング方法。