JPH01312744A - 光学式情報再生装置 - 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］ この発明は、光学式情報再生装置（光ピツクアップ）に
関するものである。

［従来の技術］ 光学式情報再生装置は、光ディスクのビットに記録され
た情報を正確に追従しながら読み出して行く必要性から
、トラッキングサーボ、フォーカシングサーボ、チルト
サーボが行われている。

始めに、第５図、第６図を用いてトラッキングサーボ及
びフォーカシングサーボについて説明する。第５図は従
来の光学式情報再生装置の構成の概略を示す図で、図に
おいて（１）は半導体ループ等が用いられた光源、（２
）は光源（１）からの出射光線束、（３）は出射光線束
（２）を回折して３本の光線束に分割する回折格子、（
４）は出射光束り２）を反射し光ディスクからの反射光
線束を透過させる平板状のビームスプリッタ、（５）は
集光レンズ、（６）は光学式情報記憶媒体（以下、光デ
ィスクと称する）で、（６ａ）はその透明基板、（６ｂ
）は情報記録面であり、また（７）は情報が記録されて
いる光ディスク（６）上のトラック、（８）は光ディス
ク（＋））を回転させるモータ、（９ａ）、（９ｅ）、
（９ｆ）はそれぞれトラック（７）上に照射された光ス
ポット（以下、これを入射光スポットと言うことにする
）　、（１０）は光検知器、（４０）はフォーカシング
アクチュエータ駆動用コイル、（４１）はトラッキング
アクチュエータ駆動用コイルである。

また第６図は、光検知器（１０）の構成を示すブロック
図で、図において（１１）はそれぞれフォトダイオード
、（１２ａ＞、　（１２ｅ）、　（１２ｆ）はそれぞれ
光ディスク（６）で反射した光が光検知器（１０）に入
射して形成された光スポット（以下、これを反射光スポ
・ｌトと言うことにする）　、　（１３）、　（１４）
はそれぞれ減算器、（１５）は加算器、（１６）はトラ
ッキングアクチュエータ用の補償増幅器、（１７）はフ
ォーカシングアクチュエータ用の補償増幅器で、ここに
言う補償増幅器とはサーボループ特性を改善するための
位相補償回路を含む増幅器を意味する。

なお、この明細書では、光ディスク（６）に垂直に照射
される光軸の方向をＺ方向、光ディスク（６）上のトラ
ックの方向をＹ方向、２方向に垂直な平面内でＹ方向と
直角をなす方向をＸ方向と仮定した三次元座標を想定し
ている。

次に、第５図、第６図に示す装置の動作について説明す
る。光源（１）から出射した出射光線束（２）は、回折
格子（３）によって３本の光線束に分割され、それぞれ
の光線束はビームスプリッタク４）の表面で反射してか
ら集光レンズ（５）で集光され、光ディスク（６）の透
明基板（６ａ）を通過して情報記録面（６ｂ）上に３つ
の入射光スポット（９ａ）、　（９ｅ）。

（９ｒ）を形成する。

なお、後述するトラッキングサーボを行うために、この
３つの入射光スポット（９ａ）、　（９ｅ）、　（９ｆ
）は、その中心を結ぶ線がトラック（７）の方向（Ｙ方
向）に対してＩＭかに傾くような位置で形成されるよう
に光学系を配置している。

光ディスク（６）上の情報記録面（６ｂ）上に集光した
光は、そこに記録されている情報の内容に応じた反射強
度で反射され、再び集光レンズ（５）で集光されから、
今度はビームスプリッタ（４）を通過して、円筒レンズ
等（図示せず）によって非点収差を与えられ、光検知器
（ｌＯ）へ入射され、光検知器（１０）で３つの反射光
スポット（１２ａ）、（１２ｅ）、（１２ｆ）を形成す
る。

光検知器（１０）は、光ディスク（６）上で入射光スボ
ッ１〜（９ａ）が合焦点状態にあるときに、０次回折光
による反射光スポット（１２ａ）が最少銘乱円となる光
軸上の位置に置かれており、又、この光検知器（１０）
は第６図に示すように３つのブロックに分割されたフォ
トダイオード（１１）で構成され、中央の反射光スポッ
ト（１２ａ）を受光するブロックは（１１ａ）〜（ｌｉ
ｄ）の４分割されたフォトダイオードで構成されており
、全部で６つのフォトダイオード（ｌｌａ）〜（ｌｌｆ
）がそれぞれ別々に受光した光の強さを電気信号に変換
する。従って、両側のフォトダイオード（ｌｉｅ）と（
ｌｌｆ）との出力の差を減算器（１３）でとれば、トラ
ック（７）のＸ方向における位置ずれをトラッキングエ
ラー信号（ｅ−ｆ）として検出でき、このトラッキング
エラー信号（ｅ−ｆ）を補償増幅器（１６）を通してト
ラッキングアクチュエータ駆動用コイル（４１）に印加
することで、集光レンズ（５）をＸ−Ｙ平面で駆動し、
トラッキング方向のずれを補正できることは良く知られ
ている。

また中央の（ｌｌａ）〜（ｌｉｄ）の４分割されたフォ
トダイオードの出力からは、（ａｒｃ）−（ｂ＋ｄ）を
演算することによって、入射光スポット（９ａ）の焦点
ずれをフォーカスエラー信号として検知できる。この焦
点ずれの検出方法は非点収差法と呼ばれ、良く知られて
いるものであるが、入射光スポット（９ａ）が合焦点状
態のとき、中央の（ｌｌａ）〜（ｌｉｄ）の４分割され
たフォトダイオード上の反射光スボッ）−（１２ａ）は
最少錯乱円の円形状を示すが、焦点がずれるに従って反
射光に非点収差が与えられているために、破線で示すよ
うな（ｌｌａ）−（ｌｉｅ）の方向、或は（ｌｌｂ）−
（ｌｉｄ）の方向へ延びた楕円形となる。これはフォー
カスエラー信号を検出するために、光源（１）から出射
される出射光線束（２）の光軸がトラック（Ｘ方向）に
対し４５°の角度で出射されるように装置が構成されて
いるからである。従って焦点ずれを生じている場合、上
述の演算結果（ａｒｃ）−（ｂ＋ｄ）が零とならず、正
又は負のフォーカスエラー信号が発生する。このフォー
カスエラー信号は補償増幅器（１７）を通してフォーカ
シングアクチュエータ駆動用コイル（４０）に印加され
、集光レンズ（５）を光軸方向（Ｚ方向）で駆動し、焦
点ずれを補正することができる。

また、フォトダイオード（ｌｌａ）〜（ｌｉｄ）の出力
の和は加算器（１５）で加算され、光ディスク（６）に
記録された情報の再生信号（ＶＩＰ）として利用される
。

次にチルトサーボについて説明する。第５図。

第６図に示すように光学式情報再生装置は、情報を記録
した光ディスク（６）をモータ（８）で回転させ、光デ
ィスク（６）のトラック（７）上に垂直にスポット光を
照射して、その反射光を検出して、記録された情報を読
み出しているが、光ディスク（６）の反りや、モータ（
８〉への装着時の傾きなどが原因して、情報記録面（６
ｂ）にスポット光が垂直に照射しなくなる（以下、この
現象をチルト方向のずれが生じているという）場合があ
る。例えば光ディスク（６）を構成している透明基板（
６ａ）は、その厚さが約１．２５ｍｍ程度で作られてお
り、集光レンズ（５）と共にスポット光を形成するため
の対物レンズの役割を果たすものであるが、この透明基
板（６ａ）が傾くとコマ収差が発生し、本来再生すべき
トラック（７）以外の、隣接したトラック（７ａ）或は
（７ｂ）からのノイズの混入によるクロストーク現象が
発生し、光学式ビデオディスク等において特に画質を劣
化させる原因となる。このために光学式情報再生装置で
はチルトサーボ機構を設け、チルト方向のずれを補正し
て、光軸と光ディスク（６）との垂直性を確保すること
としている。

第７図は従来のチルトサーボ機構を説明するための図で
、図において第５図、第６図と同一符号は同−又は相当
部分を示し、（１８）は第５図に示す光学系が収納され
ているヘッド筐体、（１９）はヘッド筐体（１８）の回
動支点、（２０）はヘッド筐体（１８）回動用のモータ
、（２１）はモータ（２０）の回転軸で、端部にネジが
形成されヘッド筐体（１８）に開けらなネジ穴と嵌合し
ている。（２２）はヘッド筐体（１８）の上面に配置さ
れた発光ダイオード（ＬＥＤ）で、情報記録面（６ｂ）
に向がって矢印で示すような光を放射している。（２３
）　、　　（２４）はそれぞれ光検知器で、ＬＥＤ＜２
２＞を挟んでＸ方向（トラックと直交する方向）に１列
に配置されている。また（２５）は補償増幅器、（２６
）は減算器である。

次に第７図に示すチルトサーボ機構の動作について説明
する。ＬＥＤ（２２＞から出射した光は、情報記録面（
６ｂ）でそれぞれ反射され、両側に対称に配置された光
検知器（２３）　、　　（２４＞へそれぞれ入射する。

この光検知器（２３）　、　　（２４）へ入射する入射
光量は、チルト方向のずれがないきには等しくなるよう
に設定しである。従って光検知器（２３）の出力と、光
検知器（２４）の出力との差を減算器（２６）で取れば
、第７図（Ｂ）に示すようにチルト方向のずれが生じて
いる場合には、減算器（２６）から、そのずれに応じた
出力の正又は負の信号が送出され、この信号が補償増幅
器（２５）を通してモータ（２０）に送られ、モータ（
２０）を回転させるこにより、回動支点（１９）を軸と
してヘッド筐体（１８）をチルトし、チルト方向のずれ
を補正してクロストークの発生を防止している。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の光学式情報再生装置では以上のよう
に構成されているので、チルト機構を動作させるために
は、ＬＥＤ（２２）及び２個の光検知器（２３）　、　
　＜２４）を必要とするので、装置が高価になり、又、
これらのＬＥＤ（２２）及び２個の光検知器（２３）　
、　　＜２４）を、ヘッド筐体（１８）の上面と光ディ
スク（６）との間の所定位置に正確に設置しなければな
らないので、装置を設計する上で大きな制約となる等の
問題点があった。

この発明はかかる課題を解決するためになされたもので
、これらのＬＥＤ（２２）や光検知器（２３）、（２４
）を必要とせずに、チルト方向のずれを検出して、チル
ト機構を動作させることができる光学式情報再生装置を
得ることを目的としている。

［課題を解決するための手段コ この発明にかかる光学式情報再生装置は、チルト方向の
ずれが生じた場合、このずれに応じて光検知器（１０）
上の反射光スポット（１２）が変位することを利用し、
この反射光スポット（１２）の変位量を測定して、ここ
から誤差となるトラッキング方向のずれに対する反射光
スポット（１２）の変位量を差し引いて、チルト方向の
ずれの値を演算し、この値によりチルトサーボ機構を動
作させてチルト方向のずれを補正することとした。

［作用］ この発明においては、情報再生とトラッキングおよびフ
ォーカシングサーボを行うための光検知器（１０）を用
いて、チルト方向のずれの量を演算し、チルトサーボ機
構を動作して補正することとしたので、ＬＥＤ（２２）
や光検知器（２３）　、　　（２４）を備える必要がな
くなる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明によるチルト方向のずれを検出する機
構を含んだ処理回路の構成を示すブロック図で、図にお
いて第６図、第７図と同一符号は同−又は相当部分を示
し、（２７）〜（３０）はそれぞれ加算器、（３１）、
　（３２）はそれぞれ減算器、（３３）。

（３４）はそれぞれローパスフィルタ（ＬＰＦ）、（３
５）は増幅率にの増幅器である。

次に動作について説明する。トラッキングサーホおよび
フォーカシングサーボについては従来の装置と同様に行
われる。即ち、減算器（１３）からはトラッキングエラ
ー信号（ｅ−ｆ）が出力され、補償増幅器（１６）を通
してトラッキングアクチュエータ駆動用コイル（４１）
に電圧ＶＡＴが印加され、トラッキングアクチュエータ
が駆動して入射光スポット（９ａ）のトラックずれが補
正され、また減算器（１４）からは加算器（２７）と（
２８）との出力の差から、フォーカスエラー信号（ａ＋
ｃ）−（ｂ＋ｄ）を演算してフォーカシングアクチュエ
ータを駆動し、集光レンズ＜５）を光軸上（Ｚ方向）で
移動して焦点ずれを補正する。

次にチルトサーボについて説明する。第３図はこの発明
によるチルトサーボの原理について説明する図であり、
第３図（Ａ）の実線は光ディスクが光軸に対して垂直な
場合（即ち、チルト方向のずれが生じてない場合）、破
線は光ディスクが光軸に対して傾いている場合（即ち、
チルト方向のずれを生じている場合）を示すものである
が、図に示すように光ディスク（６）が傾いて〈６′）
の位置にずれると、光検知器（１０）に入射する反射光
の光軸も変位する。

第３図（Ｂ）は、光検知器（１０）に入射する反射光ス
ポット（１２）の位置を示す図で、実線で示す各反射光
スポット（１２ａ）、　（１２ｅ）、　（１２ｆ）の位
置はチルト方向のずれが生じてない場合、破線で示す反
射光スポット（１２ａ’）、Ｈ２ｅ’）、（１２ｆ’）
の位置はチルト方向のずれが生じている場合を示す。即
ち、第３図（Ｂ）に示すようにチルト方向のずれがある
と、反射光スポット（１２ａ’）の位置がフォトダイオ
ード（ｌｌｃ）−１１１ｄ）側に移行し、また第３図（
Ａ）とは逆の方向でのずれを生じている場合、今度は反
射光スボッｌ”（１２ａ’）の位置がフォトダイオード
（１１ａ＞−（ｌｌｂ）側に移行する。従って各フォト
ダイオードの出力から（ａ十ｂ）−（ｃ＋ｄ）を演算で
求めれば、チルト方向のずれの量を算出することが可能
となる。

然しながら上述のような光スポットの変位は、トラッキ
ング方向のずれが生じている場合にも起こる。第３図（
Ｃ）はこれを説明するための図で、集光レンズ（５）と
光ディスク（６）との相対的位置が実線で示した基準位
置から、トラッキング方向のずれによって破線（５′）
に示す位置に変位すると、光検知器（１０）に入射する
各反射光スポット（１２）の位置も第３図（Ｂ）の破線
で示す位置とほぼ同様な位置にシフトする。従って上述
の演算式（ａ＋ｂ）−（ｃ十ｄ）にはトラッキング方向
のずれが含まれることになり、このトラッキング方向の
ずれを除去しなければ正しいチルト方向のずれを算出で
きない。

このトラッキング方向のずれを除去するには、トラッキ
ングサーボを閉ループ状態にしたときのトラッキングエ
ラー信号である減算器（１３）からの出力（ｅ−ｆ）が
、相対的なトラッキング方向のずれに比例することを利
用して除去することができる。

即ち、減算器（３１）の出力（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）か
ら、適当な比例定数ｋを乗算した減算器（１３）からの
出力（ｅ−ｆ）を減することにより、正しいチルト方向
のずれを算出できるようになる。これを式で表せば、以
下のようになる。

■（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）・・・チルト方向のずれ士ト
ラッキング方向のずれ ■（ｅ−ｆ）・・・トラッキング方向のずれ■（（ａ＋
ｂ）−（ｃ＋ｄ）］−ｋ　（ｅ−ｆ）＝・正しいチルト
方向の変位量　（但しｋは適当な比例定数である）実際
の回路構成は、第１図において加算器（２９）と加算器
（３０）との出力の差を減算器（３１）で求めることに
より上述の式■を求め、また式■を減算器（１３）の出
力から求めることができる。この減算器（３１）および
（１３）の出力は、それぞれＬＦＰ（３３）および（３
４）へ送出され、高域周波数がカットオフされる。これ
はチルトサーボの応答周波数が光ディスク（６）の回転
数と同じ数１０Ｈｚ程度でよいのに対し、フォトカプラ
（１１）からの信号には数１０Ｍ）Ｉ２程度の周波数成
分が含まれており、これがチルトサーボの動作を乱すこ
とを防止するためである。

ＬＦＰ（３４）からの出力は増幅器（３５）でに倍に増
幅され、上述の式■の右辺となり、ＬＦＰ　（３３）の
出力から増幅器（３５）の出力を減算器（３２）で差し
引けば、上述の式■で示すような正しいチルト方向の変
位量が得られる。この変位量は従来の装置と同様に補償
増幅器（２５）を通してモータ（８）に供給される。

第２図はこの発明による各サーボ系の動作を説明するた
めの図で、図において第７図と同一符号は同−又は相当
部分を示し、（１００）は第１図に示す処理回路を示す
。この処理回路（１００）のサーボ用の出力のうち、従
来と同様に（ＶＡＴ）はトラッキングアクチュエータ駆
動用コイル（４１）へ供給され、（ＶＡＦ）はフォーカ
シングアクチュエータ駆動用コイル（４０）へ供給され
、各々トラッキング制御、フォーカシング制御が行われ
る。またチルトサーボ用の出力である（ＶＴＬＴ）はモ
ータ（２０）に供給され、このモータ（２０）が駆動し
て、その回転軸を回転させ、ヘッド筐体（１８）が回動
支点（１９）を回転軸として矢印に示す方向にチルトし
、ディスク（６）と光軸との垂直度のずれを補正する。

また第４図はこの発明の他の実施例を示す図で、図（Ａ
）に示すように、この装置では光源（１）から出射され
る出射光線束（２）の光軸は、トラック（Ｙ方向）に対
し垂直になるように構成されており、従って非点収差の
方向が第６図に示す上述の実施例に比べ４５°回転する
ため、第４図（Ｂ）に示すように中央の反射光スポット
（１２ａ）を受光するフォトダイオード（ｌｌａ）〜（
ｌｌｄ）の分割線が、従来のＸ−Ｙ方向から４５°回転
している。従ってトラッキング方向およびチルト方向の
ずれは、反射光スポット（１２＞がＸ方向で変位するこ
とになり、正しいチルト方向の変位量は（ｂ−ｄ）−ｋ
　（ｅ−ｆ）で求められる（但しｋは適当な比例定数で
ある）ことになり、第４図（Ｃ）に示すような処理回路
（１００）が必要となる。この図（Ｃ）において第１図
と同一符号は同一部分を示し、（３６）は減算器を示す
ものである。

尚この発明では第４図に示す実施例に限らず、装置の構
成によりトラッキング方向およびチルト方向のずれの方
向が変化した場合でも、それに合わせた回路構成をとる
ことにより、同様に実施することができる。

また上記実施例では、平板状のビームスプリッタを用い
た光学系について説明しているが、キューブ形ビームス
プリッタと非点収差発生用円筒レンズを組み合わせた、
非点収差法フォーカスセンサ用光学系を有する装置にお
いても同様に実施できる。

さらに、集光レンズのトラッキング方向のずれの影響を
無視できるような場合には、上述の第１図、第４図に示
す回路から、ＬＦＰ（３４＞、増幅器（３５）、減算器
〈３６）を省略し、ＬＰＦ（３Ｂ）の出力を補償増幅器
（２５）に直接つなげる回Ｉ！＠構成とすることもでき
る。

［発明の効果１ この発明は以上説明したように、チルト方向のずれが生
じた場合、このずれに応じて光検知器上の反射光スポッ
トが変位することを利用して、この反射光スポットの変
位量を測定し、ここから誤差となるトラッキング方向の
ずれに対する反射光スポットの変位量を差し引いて、チ
ルト方向のずれの値を演算し、この値によりチルトサー
ボ機構を動作させてチルト方向のずれを補正することと
したので、チルト方向のずれの値を検出するためのＬＥ
Ｄや光検知器か不要となり、電気的な演算処理だけでチ
ルトサーボ機構を動作させることができ、装置を安価に
構成でき、且つ従来のチルトセンサで問題となっていた
装置設計上の空間的制約条件を緩和することができる等
の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による処理回路の構成を示すブロック
図、第２図はこの発明による各サーボ系の動作を説明す
る図、第３図はこの発明のチルトサーボの原理を説明す
る図、第４図はこの発明の他の実施例を示す図、第５図
は従来の装置の構成を示す図、第６図は従来の光検知器
の構成を示す図、第７図は従来のチルトサーボを説明す
る図。 （１）は光源、（７）はトラック、（１０）は光検知器
、（１１）はフォトダイオード、（１８）はヘッド筐体
、（２７）〜（３０）それぞれ加算器、（３１）、　（
３２）はそれぞれ減算器、（３３）　、　　（３４）は
それぞれローパスフィルタ（ＬＰＦ）、（３５）は増幅
率にの増幅器、（３６）は減算器、（１００）は処理回
路。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示すものと
する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ヘッド筺体に備えられた光源からの出射光を情報記録媒
   体（以下、光ディスクという）に垂直に照射し、光ディ
   スクからの反射光を反射光スポットとして４分割した中
   央の受光素子ブロックとこの中央の受光素子ブロックの
   両側に配置した２つの受光素子ブロックとで受光する光
   検知器と、この光検知器の受光素子ブロックのうち両側
   に配置した２つの受光素子ブロックの出力からトラッキ
   ングエラー信号を検出する手段と、上記４分割した中央
   の受光素子ブロックで非点収差法によりフォーカシング
   エラー信号を検出する手段とを有する光学式情報再生装
   置において、 上記出射光の光軸が上記光ディスクに垂直に照射せずチ
   ルト方向にずれがある場合、このずれに応じて上記反射
   光スポットが変位することを利用し、この反射光スポッ
   トの変位量を上記４分割した中央の受光素子ブロックの
   出力を演算して検出する検出手段、 この検出手段で演算した結果から誤差となるトラッキン
   グ方向のずれに対する上記反射光スポットの変位量を差
   し引いてチルト方向のずれの値を検出する手段、 検出したチルト方向のずれを誤差信号として、この誤差
   信号を零にする方向へ上記ヘッド筐体を回動する手段、 を備えたことを特徴とする光学式情報再生装置。