JPS6344326A - 光学式情報記録再生装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ビデオディスクやコンパクトディスク、光カ
ードのように、レーザ等の光源を用いて情報を記録再生
する装置におけるトラッキング制御装置に関するもので
ある。

（従来の技術） レーザを用いて円盤状記録媒体（以下、ディスクと称す
）やカード等に情報を記録再生する装置は、非接触再生
で媒体寿命が長い、記録密度が高い、高速アクセスが可
能であるといった数々の特徴を有し、近年ビデオディス
クやコンパクトディスク等の再生専用のものから、画像
９文書、データ等を記録再生することができる光デイス
クファイル等の装置が数多く提案されている。

このような装置では、面ブレ等で振動している記録面に
追従して、正確に１．０μｍ程度のスポットを合焦点制
御するためのフォーカス制御手段及び偏心を有するディ
スク等の媒体上に、あらかじめ設けられたピッチ１．５
〜数μｍのトランクに正確に追従させるためのトラッキ
ング制御手段が必ず組み込まれている。

前記１へランキング制御手段を動作させるための信号検
出法としては、従来より３ビーム法、ファーフィールド
法（またはプッシュプル法）１位相差法、ウオブリング
法等々数多くの提案がなされている。

前記検出法の中で記録再生を行なう装置においては、未
記録トラックがあるため情報ピットを検出信号として扱
えない、またはビームを分割すると記録時の半導体レー
ザパワーが充分とれない等の理由から、ファーフィール
ド法が一般的に利用されている。前記ファーフィールド
法は、特開昭４９−６０７０２号公報等で提案されてお
り、この検出原理について第８図、第９図を用いて簡単
に説明する。

第８図は従来例のブロック図であり、１は光源であり、
半導体レーザやＨｅ　−Ｎｅレーザ等が使われる。２は
コリメートレンズであり、発散光である光源からの光束
を平行光にし、偏光ビームスプリッタ３．λ／４板４．
対物レンズ５を通して、ディスク７に焦点を結ぶように
入射される。ここでは焦点制御を行なうためのフォーカ
ス制御手段については簡単のため、説明及び図示を省略
する。６はトラッキング駆動素子であり、対物レンズを
１〜ラツクの振れに追従する方向で平行移動できる電磁
コイルである。ディスクからの反射光は、λ／４板４を
２回通過することにより、ＰＨ１０により光路を変えら
れ、集光レンズ８を通してトラッキングディテクタ９に
入射される。ここで入射された光束のディテクタ上での
大きさは１．００〜数百μｍであり、絞り込まれた状態
の１．０μｍ前後のスポットをニアフィールドパターン
と呼ぶのに対し、ファーフィールドパターン（遠視野像
）と呼ばれ、検出法の形式名にも使われる。前記トラッ
キングディテクタ９は、ｄ工、ｄ２の２つの領域に分割
されており、その出力は差動アンプＩＱ、位相補償回路
１１．ループスイッチ１２．駆動回路１３を介して重連
のトラッキング駆動素子６に供給され、トラッキング制
御ループを構成している。

前述のトラッキング制御信号の検出原理を第９図に示す
。第９図は信号トラックＣと入射光束Ｄの位置関係によ
り（Ｔ、〜Ｔ、）、ディテクタｄ１＋ｄ２上の全割布強
度が変化することを示したものであり、この分布強度の
アンバランス量を差動アンプ１０で検出して、常にＴ２
の如くトラックと光束が位置するよう制御される。

しかしながら、第８図上段で示すごとく、対物レンズに
入射される平行光は分布強度を有しているため、レンズ
の動き量ΔＸが大きくなると、前述のトラッキング信号
のファーフィールド分布が前記平行光の分布強度で変調
される形となり、さらにトラッキングディテクタとの反
射光スポットもΔＸだけ動くことから、第１０図に示す
ように正しくトラックに追従している場合でも、ディテ
クタ上の分布の中心がディテクタ分割線から略ΔＸずれ
るため、前述の制御動作により分布強度がバランスする
よう動作し、結果としてトラッキングがオフセットを持
った工に示す点で動作することになる。

このような問題点に着目し、影響を軽減するための提案
が、特開昭５８−５６２３５号公報でなされており、前
述のオフセットがファーフィー／１２ド分布強度中、デ
ィテクタ中央の分割線近傍に現われる０次回折光による
影響が大きいことから、ディテクタ上工ｌｄ２の距離を
充分とり、１次回折光近傍のみの光を１−ラッキング制
御信号として利用している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、ファーフィールド法のもう１つの問題点
として、トラッキング制御ループは前述のトラック追従
ループであると共に、トラッキング素子を動かした量に
ほぼ等しい量だけディテクタ上の反射光も動くことによ
って、ディテクタ上における光束の位置制御ループも構
成しており、前述の第８図において、ディスク上にトラ
ックが存在しない鏡面の場合は、ｄｌ、ｄ２の中心に光
束が入射するようトラッキング制御ループは動作する。

このため、信号トラックの極性（トラックの凸または凹
部）をどちらに選ぶかにより、前述のトラッキング制御
ループと光束の位置制御ループの極性が逆転し、前記し
たようにｄ工ｌｄ２の中心に光束が安定せず位置制御ル
ープが発振極性となり、トラッキング制御ループの過渡
応答時や大きな偏心により、検出ダイナミックレンジの
端で動作する場合は、前記位置制御ループの占める割合
が大きくなり、トラッキング制御ループの動作が極めて
不安定になるという問題があった。

（問題点を解決するための手段） 上記間頂点を解決するために、本発明は、トラッキング
制御信号検出用ディテクタを同一方向に少なくとも４分
割し、外側の２つのディテクタの出力よりトラッキング
制御手段を動作させると同時に、中央の２つのディテク
タの出力より前述の位置制御ループの影響を軽減するた
めの信号、もしくは前述のトラッキング駆動素子の動き
によるトラッキング信号の変調を軽減するための信号を
得、トラッキング制御ループに加算する構成により極め
て良好なトラッキング性能を実現するものである。さら
に、トラック形状を自動的に判別し、前記加算する極性
、利得を最良の状態に自動設定ができるという構成を備
えたものである。

（作　用） 本発明は前述の構成により、ディスクのいかなる信号１
−ラック極性においても、前述の光束位置制御ループに
よる不安定性を充分に抑圧することができると共に、ト
ラッキング駆動素子の動きによるトラッキング動作点の
オフセットも発生しないよう構成できるため、トラック
追従精度及び安定性共に非常に良好なトラッキング制御
ループを実現できる。

さらに、１〜ラツク形状の差による前記不安定性及びオ
フセットに対する２つの効果の効力の差を自動的に最適
な状態に設定できるため、トランクとトラック間隔のデ
ユーティ等が異なるディスクを安定に同一の記録再生装
置で使用できるため、今後のディスク性能向上に伴うト
ランク形状の変更等にも柔軟に対応できる装置を提供で
きるものである。

（実施例） 以下、本発明の一実施例のトラッキング制御装置につい
て、図面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例におけるトラッキング
制御装置のブロック図を示すものである。

従来例ブロック図と同一構成要素については同一番号を
付し、説明を省略する６ １４は前述の半導体レーザ、レンズ等の光学部品をｆｆ
ｉみ込んだヘッドであり、１５の送りモーター１５によ
りディスク７の半径方向に駆動制御されている。送りモ
ータ１５は前述のトラッキング制御ループの低い周波数
の制御を行なっているが、その関係については図示しな
い。

ディテクタ９は、トラック信号が検出される方向にｄ□
〜ｄ４に４分割されており、外側の２つのディテクタｄ
１．ｄ２により従来例と同様トラッキング制御ループを
構成し、中央の２つのディテクタｄ、、ｄ４の出力は、
差動アンプ１７によりディテクタ上０次光の分布強度の
差を検出し、ディスクの傾きによる低い成分をカットし
たり、高周波ノイズを低減させるための位相補償回路１
８．補正ループスイッチ１９を通して、前述のトラッキ
ング制御ループ内の加算回路２０にて通常のトラッキン
グ制御信号と合成され、ディテクタ上のビームの動きや
前述の光束位置制御ループによる影響の極めて少ないト
ラッキング制御ループを構成している。

ここで、（ａ）はマイコン等の指令装置から入力される
１−ラッキングＯＮ指令であり、ディテクタ上の光量や
ディスク上のデータ等によりフォーカスが引き込まれた
ことを確認した後に入力される。

（ｂ）は本発明の補正ループをＯＮする指令（２号であ
り、前述のフォーカス及び１−ラッキング制御がＯＮさ
れた後に入力される。ここで、補正ループスイッチ１９
はトラッキングのループスイッチ１２で兼用し、削除す
ることは可能なものである。

次に、第２図を用いて本実施例の補正動作を説明する。

第２図中、Ｓｌ、Ｓ、において、光軸中心から左右にず
れて信号トラックの中心に追従している場合を示す。第
１０図の従来例におけるオフセットΔＱに相当する分が
、ディテクタ中央ｄ　３１ｄ４の斜線で示された部分で
検出できるため、この信号を分離してトラッキング制御
ループに適当なゲインでフィードバックすることにより
、従来例の第１０図で示したようにトラックオフセット
Δαを発生することなく、トラック中心に安定に追従で
きるものである。

第３図は、本実施例におけるディテクタ上のパターンを
示すものであり、Ｃ工が信号トラックによるＯ次回折光
Ｃ２が１次回折光であり、トラック中心に追従している
時は第３図の如く左右対称に現われるにれらのうち、本
発明においては中央のｄ、、ｄ４ディテクタにてできる
限り０次回折光の強度変化を検出するようそれぞれの大
きさが決められており、第４図ｊよ〜：ｆ４に示すよう
に必ずしも４分割や直線分割である必要はない。

次に、第５図を用いて本発明の第２の実施例について説
明する。２０はディテクタ９における外側の２つのｄ□
＋ｄｚの出力を加算する加算回路であり、２１は中央の
ｄ３．ｄ４の出力を加算する加算回路である。従って、
加算回路２ｏは回折１次光の強度を、加算回路２１は回
折０次光の強度に相当する電圧を出力する。２２は比較
器であり、加算回路２゜と２１の出力のうちどちらがど
れくらい強いかを検出するためのものである。比較器２
２の出力は極性判定回路２３．レベル判定回路２４に供
給される。２５は極性切替回路であり、極性判定回路２
３の出力により反転または非反転アンプが選択的に使用
される構成となっている。２６はゲイン切替回路であり
、レベル判定回路２４の出力によってコントロールされ
るゲイン可変アンプであり、ＶＣＡ（”４圧可変増＠器
）でもディジタル的にアッテネータを切り替える構成で
も実現できる。このように、０次回折光量と１次回折光
量の比較した信号で、極性及びゲインを必要に応じて切
り替えられた補正信号は、位相補償回路１８を介して前
述のトラッキング制御ループの加算回路２０に入力され
、第１の実施例と同様の補正動作を行なう。

このような切替回路が必要な理由について、第６図を用
いて簡単に説明する。第６図は、トラック幅のデユーテ
ィによりファーフィールド分布の形状が変化することを
示したものであり１ｗ１はトラック幅０．７μｍ８度、
ｗ２はトラック幅１．０μｍ程度の場合である。ここで
共通条件として、トラックピッチ１．６μｍ、スポット
径１．１μｍ、　　トラックの深さ方向はλ／８として
算出したものである。第６図に示すように、トラックの
デユーティが変化した場合、ディテクタ中央に現われる
Ｏ次回折光の振幅が変化し、第７図に示すように、同一
方向にトラッキング駆動素子がΔＸ動いた時の中央２つ
のディテクタの変化の量が、斜線で示すように変化する
。そのため、中央２つのディテクタｄ、、ｄ４と、外側
の２つのディテクタｄ□、ｄ２の加算した信号同士を比
較して、溝形状を検出して最適の補正を行なわせるよう
にしたものが第２の実施例であり、回折０次光のレベル
が回折１次光のレベルより非常に小さくなるようなトラ
ック形状のディスクに対しても、補正ループの極性切替
回路２５が動作し充分対応できるものである。

第５図においては、レベル比較器２２．極性判定回路２
３．レベル判定回路２４等を用いて最適化を行なった例
を示したが、加算回路２０．２１の出力をＡ／Ｄ変化し
、マイコン等を利用して演算を行なうことにより、構成
を簡単にして精度を上げることも可能である。

本発明における回折Ｏ次光強度を利用した補正ループゲ
インの最適調ｔａ量は、前述のディテクタ上の光束動き
量を補正するか、または光束の位置制御ループによる影
響を補正するかの目的の差により若干異なるが、どちら
の補正を主に調整した場合においても、他方の影響をも
従来のトラッキング制御ループの特性に比し、充分改善
できるものである。具体的な最適調整法として、ディテ
クタ上の光束動き量を補正する場合は、１−ラックの存
在する領域においてトラッキング制御ループを○Ｆ　Ｆ
　ｌ、、トラッキング駆動素子を一定振幅で振動させた
場合の補正後のトラッキング制御信号の、前記振動によ
る変調が最も少なくなるようゲインを選ぶ。一方、光束
の位置制御ループによる影響を補正する場合は、鏡面の
ようなトラックのない領域において、トラッキング制御
ループをＯＮし、補正後のトラッキング制御信号が常に
ほぼ０ｖとなるようゲインを調整することにより、容易
に設定できるものである。

（発明の効果） 以上のように本発明は、トラッキングディテクタとして
同一方向に少なくとも４分割し、外側の２つのディテク
タによりトラッキング制御信号を得、中央の２つのディ
テクタによりトラッキング制御信号のオフセットを補正
する信号を検出し、トラッキング制御信号に補正信号と
して加算するという極めて簡単な方法により、前述のト
ラッキング駆動素子の動きによる影響や、ディテクタ上
の光束位置制御ループによる影響を充分小さくできるた
め、安定で精度の高いトラッキング制御ループを実現で
きるものである。

さらに、中央のディテクタ出力と外側のディテクタ出力
の比較により、装置に装着されたディスクのトラック形
状を検出し、本発明の効果が最大限発揮できるように自
動設定されるため、今後ディスク等媒体の進歩に伴うト
ラック形状の変更が発生した場合でも、互換性を保った
上で非常に安定で高精度のトラッキング制御装置を有し
た記録再生装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第５図は本発明の実施例を示す図、第２図及
び第３図は実施例におけるディテクタ上の強度分布を示
す模式図、第４図は本発明に関るディテクタ形状例を示
す図、第６図はトラック形状とディテクタ上の強度分布
の関係を示す図、第７図は本発明の装置とトラック形状
の関係を示す図、第８図は従来例の記録再生装置を示す
図、第９図はファーフィールド法の検出原理図５第１０
図はトラッキングオフセットの模式図である。 ５・・・対物レンズ、　６・・・トラッキング駆動素子
、　　７・・・ディスク、　　９・・・ディテクタ、１
０・・・差動アンプ、１１・・・位相補償回路、１２・
・・ループスイッチ、　１３・・・駆動回路、１４・・
・ヘッド、１７・・・差動アンプ、　１８・・・位相補
償回路、　１９・・・補正スイッチ、２０゜２１・・・
加算回路、　２２・・・比較器、　２３・・・極性判定
回路、　２４・・・レベル判定回路、　２５・・・極性
切替回路、　２６・・・ゲイン切替回路。 第２図 大屹例１であ伊う偲度号布 Ｓ＋　：　ｆｔ、軸中ｃｌ　　　Ｓ２：ｆｔ−軸中ＩＵ
　　　Ｓ３先軸中Ｃ８第３図 太万包伊ｊテ′Ｉテクタ土のバクーン ０２１次口竹先 ｄ１〜ｄ４　　テ”イテクタ 第４図 ディテクタ形４后例 第７図 トラ・、ワハ貌と擾工抽姓

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）光束を信号記録面に絞り込むフォーカス制御手段
   と、絞られた光スポットを所望の信号トラックに追従さ
   せるトラッキング制御手段と、信号記録面よりの反射光
   または透過光を前記フォーカス制御手段、トラッキング
   制御手段の制御信号を検出するためのフォーカスディテ
   クタ、及びトラッキングディテクタに導く光学系を備え
   るヘッド手段と、前記トラッキングディテクタとしてト
   ラック検出方向の略同一方向に少なくとも４分割したデ
   ィテクタを備え、外側の２つのディテクタにより前記ト
   ラッキング制御手段を主として動作させるための信号を
   得ると同時に、中央の２つのディテクタにより前記光ス
   ポットが前記トラッキング制御手段により動かされた量
   に対応するスポット信号を検出し、前記トラッキング制
   御手段を動作させる信号に加算することを特徴とする光
   学式情報記録再生装置。
2. （２）前記フォーカス制御手段が正常に動作しているこ
   とを確認するフォーカス引き込み検出手段を備え、前記
   フォーカス引き込み検出手段の出力により、前記スポッ
   ト振幅信号をトラッキング制御手段に加算することを特
   徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の光学式情報記
   録再生装置。
3. （３）前記トラッキング制御手段が正常に動作している
   ことを確認するトラッキング引き込み検出手段を備え、
   前記トラッキング引き込み検出手段の出力により、前記
   スポット振幅信号をトラッキング制御手段に加算するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の光学式
   情報記録再生装置。
4. （４）前記トラッキング制御手段を信号トラックが存在
   しない鏡面領域で動作させ、前記スポット振幅信号を加
   算したトラッキング制御信号の値が、常に略０ｖとなる
   極性及び利得で加算することを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）、（２）、（３）項のいずれか１項に記載の
   光学式情報記録再生装置。
5. （５）前記トラッキング制御手段を信号トラックが存在
   する領域でトラッキング制御手段を動作させず、一定振
   幅でトラッキング駆動素子を振動させ、前記スポット振
   幅信号を加算したトラッキング制御信号におけるトラッ
   キング駆動素子振動による変調等の影眠が最も少なくな
   る極性及び利得でスポット振幅信号をトラッキング制御
   手段に加算することを特徴とする特許請求の範囲第（１
   ）、（２）、（３）項のいずれか１項に記載の光学式情
   報記録再生装置。
6. （６）前記トラッキングディテクタの中央２つのディテ
   クタ出力の和と、外側２つのディテクタ出力の和をとる
   第１、第２の加算手段と、前記第１、第２の加算手段の
   出力を比較する比較手段を備え、前記比較手段の出力に
   より前記スポット振幅信号をトラッキング制御手段に加
   算する極性及び利得の少なくとも一方を切り替えること
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）、（２）、（３）
   、（４）、（５）項のいずれか１項に記載の光学式情報
   記録再生装置。