JPH0540952A - 光ピツクアツプ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 再生可能な記録線密度を向上する。 【構成】 光ピックアップの受光素子７を記録線方向に
複数設け、この光ピックアップの各受光素子７から得ら
れる複数の信号を遅延回路１０を有するニューラルネッ
ト８に入力し、このニューラルネット８で信号を並列分
散処理して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ディスク装置等で用い
る光ピックアップ回路に関し、特に線密度再生能力を改
善した光ピックアップ回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクの記録信号を読取って再生す
る光ピックアップ回路は、図１８に示すように、レーザ
光源１０１からのレーザ光をコリメータレンズ１０２を
介して平行光線化し、ビームスプリッタ１０３及び対物
レンズ１０４を介して集束してディスク１０５のピット
上に射出し、ディスク１０５からの反射光を対物レンズ
１０４を介してビームスプリッタ１０３に入射して方向
を変更して分離し、コンバージングレンズ１０６を介し
て受光素子１０７に入射する。そして、受光素子１０７
からの信号をアンプ１０８で増幅した後、波形等化器１
０９を介してコンパレータ１１０で所定レベルと比較し
て、ディジタル信号化して出力する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うにディスクのピットにレーザ光を集光させて焦点（フ
ォーカス）を結んで信号を再生する場合、図１９にも示
すように、光が波動であることに起因して焦点の大きさ
はビームウェストと称されている大きさ以下にすること
はできない。このビームウェストの大きさは、光ピック
アップに用いるレーザ波長λに比例するとともに、レン
ズの口径ＮＡ（ニューメリカル・アパーチャ）に反比例
する、即ちλ／ＮＡで決定されることになる。この焦点
の形状はエアリ回析像と呼ばれるものである。

【０００４】従って、焦点を小さくするには波長λを小
さくするか、レンズのＮＡを大きくする以外に方法はな
いが、現在半導体レーザの波長は最も短いものでλ＝６
７０ｎｍ程度であり、レンズのＮＡは０．６程度が限界
である。理論的には、更にＮＡを大きくすることも可能
であるが、レンズが理論通り製造できなかったり、出来
ても量産が困難であったり、またレンズが理論値を満足
してもディスクの僅かな反りでコマ収差が発生して読取
り不能になったりするなどの不都合が発生する。

【０００５】そのため、焦点サイズに比べて小さい記録
ビットを読取ろうとすると、いわゆる符号間干渉と呼ば
れる現象が発生して、ディジタルデータとして誤りの多
いものになってしまう。そこで、このような符号間干渉
を少しでも除去するために、従来は波形等価器を用いる
ようにしているが、十分な結果が得られていない。

【０００６】すなわち、例えばコンパクトディスクの２
倍以上の線記録密度のディスクを作成して、このディス
クを従来の光ピックアップ回路で再生した場合の出力結
果は、図２０乃至図２３に示すようになった。図２０は
アイパターンであって非常に悪いことが分る。図２１及
び図２２は波形の正負の長さをそれぞれ示すヒストグラ
ムであり、一方のみを見ると櫛歯状になっていて、Ｔ時
間単位でヒストグラムが集中している（Ｔは反転時間単
位であり、最小時間反転を３Ｔとしてディスクを作成し
ており、従って櫛歯は左から３Ｔ、４Ｔ、５Ｔ…と並ん
でいる。）が、正負を同時に観測した場合には、図２３
に示すように櫛歯状になっておらず、ディジタルデータ
としての読取りが難しいことが分る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するため、光ピックアップの受光素子を記録線方向に
複数設けるとともに、この光ピックアップの各受光素子
から得られる複数の信号を遅延回路を有するニューラル
ネットに入力して並列分散処理して出力するようにし
た。

【０００８】

【作用】光ピックアップの受光素子を記録線方向に複数
設け、この光ピックアップの各受光素子から得られる複
数の信号をニューラルネットを介して出力することによ
り、再生可能な記録線密度が向上する。

【０００９】

【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面を参照して
説明する。図１は本発明を適用した光ピックアップ回路
の構成図、図２は同回路のニューラルネットの説明図、
図３は同ニューラルネットで用いる理想信号の波形図、
図４は同回路におけるアイパターン、図５は同回路にお
けるヒストグラムに関する上向き波形図、図６は同ヒス
トグラムに関する下向き波形図、図７は同ヒストグラム
に関する正負同時観測時の波形図、図８は１個の受光素
子にニューラルネットを組合せた比較例におけるニュー
ラルネットの説明図、図９は同比較例におけるアイパタ
ーン、図１０は同比較例におけるヒストグラムに関する
上向き波形図、図１１は同ヒストグラムに関する下向き
波形図、図１２は同ヒストグラムに関する正負同時観測
時の波形図、図１３は同回路における光ピックアップの
受光素子の結線例を示す図、図１４乃至図１７はニュー
ラルネットの遅延回路の別実施例の説明図である。

【００１０】先ず、光ピックアップは、レーザダイオー
ド１からのレーザ光をコリメータレンズ２を介して平行
光線化し、ビームスプリッタ３及び対物レンズ４を介し
て集束してディスク５のピット上に射出し、ディスク５
からの反射光を対物レンズ４を介してビームスプリッタ
３に入射して方向を変更して分離し、コンバージングレ
ンズ６を介して記録線方向（ディスクの進行方向）に複
数個（この例では３個）設けた受光素子７に入射してい
る。ここで図にあっては３個の受光素子７が記録線方向
と直交する方向に並んでいるが、これはビームスプリッ
タ３によって反射光が９０°方向を変更しているからで
あり、光学的には記録線方向に並んでいる。

【００１１】尚、通常の光ピックアップにおいては、フ
ォーカスサーボやトラッキングサーボのサーボ系の受光
素子を複数設けるようにしているが、信号系（一般に
「ＲＦ系」と呼ばれている。）は実質的に１個であり、
実際の多くの例ではサーボ系に（田の字形をした）４分
割の受光素子を用いて、ＲＦ信号はこれらの素子の信号
を合成して実質的に１個の受光素子として用いるように
している。本発明では、このＲＦ信号系の受光素子を、
実質的に光学的記録線方向に複数にしている。

【００１２】そして、この光ピックアップの複数の受光
素子７からの信号をニューラルネット８を介してディジ
タル信号化して出力する。このニューラルネット８は、
光ピックアップの受光素子を、信号を線方向に見たとき
にその前方と後方に位置すべく２個組込んだ場合の例で
ある。この場合、ニューラルネット８に入力される受光
素子からの２つの信号は、ディスク５の信号ビットがレ
ンズの焦点位置にあり、その点から発せられた光に時間
的前後関係はないので、信号の時間的前後を意味するも
のではない。

【００１３】このニューラルネット８は、例えば図２に
示すように、それぞれの信号を複数のアナログ遅延線
（遅延回路）１０によって所定の遅延を生じせしめた後
ニューラルネットに導き重み係数乗算器１１、加算器１
２、非線形部１３を介して出力する。そして、このニュ
ーラルネット自体は、図３に示すような理想的信号、即
ちディスクを作るときに用いた２値信号を教師信号（ニ
ューラルネットを学習させるときの信号）として用いて
いる。

【００１４】このように構成した光ピックアップ回路の
作用について説明すると、測定条件としてコンパクトデ
ィスクの２倍以上の線記録密度のディスクを作成し、こ
のディスクを、上述のように、光ピックアップの受光素
子を記録線方向に前後に２分割して、各受光素子の信号
を図２のニューラルネットに入力して再生した場合、ア
イパターンは図４に示すように極めて良好であり、ヒス
トグラムに関しても、上向き波形は図５に、下向き波形
は図６に、正負同時観測のときは図７にそれぞれ示すよ
うに極めて良好な結果が得られた。

【００１５】即ち、１個の受光素子に図８に示すような
ニューラルネットを組合せた場合、上記と同様の測定条
件で測定を行った場合、アイパターンは図９に示すよう
にニューラルネットによる改善がみられるものの本発明
に比べては劣り、またヒストグラムに関して、上向き波
形は図１１に、下向き波形は図１２にそれぞれ示すよう
に櫛歯が鋭くなっているものの正負同時観測のときは図
１３に示すように櫛歯のずれが発生している。本発明の
ように単にニューラルネットを用いるだけでなく、受光
素子を複数にすることによって極めて良好な結果が得ら
れるのである。

【００１６】尚、図示はしていないが、実際にはディス
クが傾くことによって発生するコマ収差や僅かなフォー
カスのずれに対しても有効である。

【００１７】また、光ピックアップの受光素子は、通常
のフォーカスやトラッキングのサーボに用いられている
田の字形状をした４分割受光素子を２個ずつ並列につな
いで実質的に２分割してもよいし、更に単に並列に接続
するとサーボ系が動作しなくなるので、図１４に示すよ
うに４分割受光素子７ａ〜７ｄからの信号のうち高周波
（ディジタル信号）だけが並列になるようにコンデンサ
Ｃを介して実質的に並列になるようにしてもよい。

【００１８】更に、複数の受光素子からの信号をそのま
まの系統でニューラルネットに入力する必要はなく、例
えば２分割した場合には、記録線方向の前後信号から、
これらの和信号と差信号を生成し、これらをニューラル
ネットに入力するようにしてもよい。また、遅延回路に
ついては、複数系統毎に異なる遅延時間であってもニュ
ーラルネットが正しく学習できる場合もあるが、複数系
統に同じ遅延時間を持たせた方が良好な特性が得られ
る。

【００１９】このように和信号と差信号を生成してニュ
ーラルネットに入力する場合には、異なる遅延時間とし
て、遅延素子数を少なくして、実質的に広い時間窓を入
力した方が優れた性能が得られる。この実施例を図１５
及び図１６に示している。図１４の例では、９個の遅延
素子しか用いていないが、和信号に広い時間窓を与え、
差信号には狭い時間窓しか与えていないため、これによ
って１２個の遅延素子に相当する時間窓を得ることがで
きる。また、図１７に示す例では、極端に差信号の時間
窓を狭くしている。この例では、１個の差信号を用いて
いるだけであるが、受光素子を複数にしたことによる効
果は大きく発揮される。

【００２０】また、遅延時間の単位Ｄの値は、実験によ
れば、コンパクトディスク等でいうところのチャンネル
ビット間隔Ｔに対して、Ｔ≦Ｄ≦２Ｔに相当する時間と
して良好な結果が得られた。ただし、時間窓内を等間隔
Ｄで分岐するのでなければ、遅延時間がＤの整数倍であ
る必要はない。この場合、例えば図１７に示すように窓
の中心部は密に（遅延時間を短く）し、窓の周辺部は粗
に（遅延時間を長く）することにより、良好な結果が得
られる。具体的には、窓の中心部では０．５Ｔ程度に細
かくし、周辺では３Ｔ程度まで粗くすると良い。

【００２１】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
光ピックアップの受光素子を記録線方向に複数設け、こ
の光ピックアップの各受光素子から得られる複数の信号
をニューラルネットを介して出力するようにしたので、
再生可能な記録線密度が向上する。即ち、本発明によれ
ば一般家庭で使用する小型の半導体レーザを用いた比較
的安価な再生装置を僅かに改造するだけで大幅に再生能
力を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した光ピックアップ回路の構成図

【図２】同光ピックアップ回路のニューラルネットの説
明図

【図３】同光ピックアップ回路のニューラルネットで用
いる理想信号の波形図

【図４】同ピックアップ回路におけるアイパターン

【図５】同ピックアップ回路におけるヒストグラムに関
する上向き波形図

【図６】同ヒストグラムに関する下向き波形図

【図７】同ヒストグラムに関する正負同時観測時の波形
図

【図８】１個の受光素子にニューラルネットを組合せた
比較例におけるニューラルネットの説明図

【図９】同比較例におけるアイパターン

【図１０】同比較例におけるヒストグラムに関する上向
き波形図

【図１１】同ヒストグラムに関する下向き波形図

【図１２】同ヒストグラムに関する正負同時観測時の波
形図

【図１３】同回路における光ピックアップの受光素子の
結線例の説明図

【図１４】ニューラルネットの遅延回路の別実施例の説
明図

【図１５】ニューラルネットの遅延回路の別実施例の説
明図

【図１６】ニューラルネットの遅延回路の具体例の説明
図

【図１７】ニューラルネットの遅延回路の他の具体例の
説明図

【図１８】従来の光ピックアップ回路の構成図

【図１９】ビームウェストの説明図

【図２０】同回路におけるアイパターン

【図２１】同回路におけるヒストグラムに関する上向き
波形図

【図２２】同ヒストグラムに関する下向き波形図

【図２３】同ヒストグラムに関する正負同時観測時の波
形図

【符号の説明】

１…レーザダイオード、２…コリメータレンズ、３…ビ
ームスプリッタ、４…対物レンズ、５…ディスク、６…
コンバージングレンズ、７…複数の受光素子、８…ニュ
ーラルネット、１０…アナログ遅延線、１１…乗算器、
１２…加算器、１３…非線形部。

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【手続補正書】

【提出日】平成４年９月４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ディスクを光ピックアップで読取って
   所定の信号処理を行う光ピックアップ回路において、前
   記光ピックアップの受光素子を記録線方向に複数個設け
   るとともに、この光ピックアップの各受光素子から得ら
   れる複数の信号を遅延回路を有するニューラルネットを
   介して出力することを特徴とする光ピックアップ回路。
2. 【請求項２】 光ピックアップの各受光素子からの信号
   を加減算処理して複数の信号を得て、この複数の信号を
   ニューラルネットを介して出力する請求項１に記載の光
   ピックアップ回路。