JPH073701B2 - 光学式記録再生装置のトラツキングサ−ボ回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は光学式記録再生装置におけるトラッキングサ
ーボ回路にかかわり、特に記録可能なディスクに形成さ
れているサーボエリア内のウォーブリングピットの検出
によって早い引き込みを行うときに好適なトラッキング
サーボ回路に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明のトラッキングサーボ回路は、例えば、エンボス
加工等によってトラックの所定間隔毎に形成されている
ウォーブリングピットを検出してトラッキングエラー信
号を形成すると共に、このウォーブリングピットから回
折差動信号を検出することによってトラッキングエラー
信号の極性を検出し、特に偏心、又はトラバース時にお
けるデトラック状態からトラッキングサーボ状態に引き
込む時間を短縮するようにしたものである。

〔従来の技術〕

音楽，又は映像信号を記録している光ディスクは高密度
の情報を再生することができるが、このような光ディス
クは再生専用であるため、近年、情報の記録・消去法が
できる光ディスクが開発され、実用化の段階に移行して
いる。

第４図はこのような記録可能な光ディスク（記録ディス
ク）の平面図を示したもので光ディスク１の記録面には
光磁気効果を示す垂直磁化膜が設けられている。そし
て、情報を記録する円周上のトラックＴには第５図の拡
大図に示されているように所定の間隔を置いて３個の凹
状のピット群2A,2B及び３が例えば、エンボス加工等に
よってλ/4〜λ/8（λはレーザ光の波長）の深さで連続
して形成されている。このピット群のうち、第１のピッ
2A、及び第２のピット2BはトラックＴの間隔（ピッチ）
をＱとするときは、第６図の拡大図に示すように例えば
1/4Qだけトラックセンタから互いに異なる方向にずれた
位置に形成され、トラッキングエラーを検出するもので
あり、第３のピット３は所定距離Ｌだけ離れてトラック
のセンタに形成され、主にデータのクロック基準信号と
して使用される。

そして次のピット群2A′,2B′，及び３′まではレーザ
光によって情報を記録する記録領域４とされている。

このような記録ディスクは、記録又は再生時に前記した
ピット群2A,2B及び３に照射されたレーザ光の反射光か
らトラッキングエラー信号及びクロック基準信号が抽出
され、さらに、ピット2B及び３の中間のミラー部分Ｌか
らの反射光でフォーカスエラー信号が形成される。

トラッキングエラー信号は光スポット５が第1,第２のピ
ット2A,2Bを矢印方向に通過するときの反射光をサンプ
リングしたときに得られる。

すなわち、第６図のＡに示すように光スポット５がトラ
ックＴ上を矢印方向に通過している（オントラック）の
ときは、各ピット2A,2B及び３の反射光のレベルは同図
のａに示すようなレベルとなり、また第６図のＢに示す
ように光スポット５の軌跡がトラックＴの上方を通過す
るときは同図ｂのような反射光が検出される。

又、第６図のＣに示すように光スポット５がトラックＴ
の下側にずれているときは同図のｃに示すようなレベル
の反射光が検出される。

したがって、これ等の反射光の強度をT₁時点及びT₂時点
でサンプリングし、T₁時点の反射光の強さSaからT₂時点
の反射光の強さSbを減算すると、光スポットがトラック
Ｔに対してずれている量、すなわちトラッキングエラー
信号が得られ、このサンプルされたトラッキングエラー
信号によってトラッキングサーボ機構を制御すると、光
スポットが常に光ディスクのトラック上を通過するよう
に制御することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上述したような方法でトラッキングエラー信
号を形成し、光学ピックアップの対物レンズの位置を制
御すると、光ディスクの所定個所をシーク（アクセス）
するきに行われるトラックジャンプ後にみられるよう
に、光スポットを照射している光学ピックアップと光デ
ィスクの間に相対速度又は相対加速度が加わっていると
きは、再びトラッキング状態に戻すことが困難になる。

以下、この点を詳述する。

第４図に示すように光スポット５の半径方向の位置を
ｖ、トラックピッチをＱとするとき、スポットの位置ｖ
がトラックの位置±mQ（ｍ＝0,±1,±2,±3,‥‥‥）と
合致しているときは、トラッキングエラー信号et＝Sa−
Sb＝０であり、他の位置では という正弦波関数で示され、サンプリングされたトラッ
キングエラー信号etは第７図に示すようにスポットの位
置ｖが変化すると正弦波状に変化する。

このトラッキングエラー信号etの変化図に見られるよう
にトラックの位置mQではトラッキングエラー信号etが０
となっているが、トラックの位置が±1/2Qとなる点でも
トラッキングエラーetが０となる。

しかし、この±1/2Qで０になる点は隣接するトラック同
志の１のピット2Aと第２のピット2Bの差信号が演算され
たものであって、この±1/2Qを中心とする±1/4Qの範囲
Ｆは、トラッキング信号として使用することができず、
mQの位置を中心とした±1/4Qの範囲ＮがトラックＴに対
するずれに比例したトラッキングエラー信号であること
を示している。

したがって、光学ピックアップと光ディスクとの間に相
対運動がある状態（トラバース時）に第７図に示すよう
なトラッキングエラー信号etをそのままトラッキングサ
ーボ回路に供給すると、Ｎの範囲では光学スポットがト
ラックに合致するような制御作用が発生するが、Ｆの範
囲では光学スポットがトラックに近接するとトラッキン
グエラー信号が大きくなりトラッキング状態への収束
（引き込み）が困難になる。

そこで、従来の光ディスク再生装置の場合は、例えば、
特公昭59−8893号公報にみられるようにトラバースして
いるときの引き込みとして光ディスクの再生RF信号を検
出し、この再生RF信号がトラックずれの際に発生するレ
ベルを変化の位相と、トラッキングエラー信号の位相を
比較して、引き込みのためブレーキング信号を抽出する
ことが行われている。

しかしながら、このような引き込み手段は再生RF信号が
連続的に出力されるような再生専用の光ディスクのとき
は有効であるが、記録情報のない光ディスクの場合は、
引き込み手段として使用することができない。

本発明は、かかる問題点にかんがみてなされたもので、
トラッキング検出用の第１及び第２のピット（ウォーブ
リングピット）から出力される情報のみで、引き込みが
早いトラッキングサーボ回路を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の光学式記録再生装置のトラッキングサーボ回路
には、ウォーブリングピットを検出するために少なくと
も２分割以上の受光面が形成されている受光素子と、前
記受光素子から得られるフェアフィールド像の変化をウ
ォーブリングピットの検出位置でサンプリングするサン
プリング回路と、前記サンプリング回路から得られ信号
を演算してトラッキング極性信号を出力する演算回路
と、前記トラッキング極性信号の極性を検出する回路を
備え、検出されたトラッキングの極性によって、サーボ
ループを開閉制御するようにしたものである。

〔作用〕

ウォーブリングピットの反射光を受光する受光素子とし
て、受光スポットの半径方向に少なくとも２分割されて
いる受光面が形成されたものを使用することにより、、
ウォーブリングピットのファーフィールド像を検出する
ことができる。そしてこのフェアフィールド像の位置を
分割されている受光素子によって電気信号に変換するこ
とによりトラッキングエラー信号の極性すなわち、照射
されている光スポットと光ディスクの相対移動方向を検
出することができる。

したがって、この検出信号によってトラッキングサーボ
を開閉制御すると、アクセス後からトラッキング状態に
ロックされるまでの整定時間が短縮され引き込みが容易
に行われる。

又、光ディスクの偏心量が大きいときでも狭帯域のサー
ボループ回路により、安定したトラッキング状態を維持
させることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示すトラッキングサーボ回
路のブロック図であって、10は光ディスクＤにレーザ光
を照射する光学系を示す。

レーザ光Ｐは図示しない発光素子から偏向ビームスプリ
ッタＢに入射され、対物レンズL₁を介して光ディスクＤ
の記録面に照射されている。そしてその反射光は再び偏
向ビームスプリッタにおいて直角方向に偏向され、収束
レンズL₂を介して受光素子11に入射される。

受光素子は図示したように受光面A,Bに２分割されてお
り、反射光のスポットＳが分割面のほぼ中央に位置する
ように配置されている。受光面A,Bから出力される電気
信号E_A,E_Bは第１及び第２の信号処理回路20及び30を形
成する減算回路12A、及び加算回路12Bに入力される。

そして減算回路12Aから出力されるE_A,−E_Bの信号は、前
述したウォーブリングピット（2A,2B）のタイミングT₁,
T₂でサンプリングを行う第1,第２のサンプリングホール
ド回路13A,13Bに供給されサンプリングされた信号（E_A
−E_B）_T1,及び（E_A−E_B）_T2は減算回路15Aにおいて差出
力が演算され、例えばクロックピット（３）のタイミン
グT₃でサンプリングホールドする第３のサンプリングホ
ールド回路16Aに入力されて後述するようにトラッキン
グエラー信号の極性信号epとして出力される。

又、加算回路12Bから出力される信号E_A＋E_Bも同様に、
第1,第２のサンプリングホールド回路14A,14Bにおいて
時点T₁,T₂でサンプリングホールドされ、減算回路15Bに
おいて（E_A＋E_B）_T1−（E_A＋E_B）_T2の演算が行われトラ
ッキングエラー信号etが出力される。そしてこのトラッ
キングエラー信号etも次の第３のサンプリングホールド
回路16Bにおいて、例えば時点T₃でホールドされる。

17は前記したトラッキング極性信号epのコンパレータ、
18はトラッキングエラー信号のゼロクロス点を検出する
ゼロクロス検出器、19はＤ−フリップフロップ回路を示
し、これらは極性を検出する第３の信号処理回路40を形
成している。

50はトラッキングサーボ回路で前記第３のサンプリング
ホールド回路16Bから出力されるトラッキングエラー信
号etを入力するローパスフィルタ51、スイッチ回路52、
位相補償回路53、ドライブ回路54からなり、前記対物レ
ンズL₁による焦点調整のためのアクチュエータは、トラ
ッキングコイル55に流入する電流値によって駆動される
ようになされている。なお、60はサンプリングパルスを
形成するためのタイミング回路を示す。

本発明の光ディスクのトラッキングサーボ回路は上述し
たように２分割された受光素子11によってウォーブリン
グピット（2A,2B）からの反射光が検出されるが、この
反射光の強さは受光素子11から出力される２個の電気信
号E_AとE_Bの和信号である。そしてこの和信号E_A＋E_Bは照
射されているレーザ光の位置ｖによって変化し第６図に
示したように第１のピット2Aの反射光（E_A＋E_B）_T1と第
２のピットの反射光（E_A＋E_B）_T2の差がトラッキングエ
ラー信号etになる。すなわち、 et＝（Ａ＋Ｂ）_T1−（Ａ＋Ｂ）_T2‥‥‥（１） 光ディスクに偏心があるとき、又はトラバース時のよう
に、レーザ光のスポットと光ディスク間に相対的な運動
があるときはこの信号etが変化し、前述したようにスポ
ットの位置をｖ、トラック間隔をＱ、トラック位置をm
Q、ウォーブリングピット（2A,2B）とトラックセンタの
距離ｄが1/4Qとすると、今、あるトラックＱにおいてｖ
＝０としたときはｖ＝ｄの位置で第１のピット2Aからの
反射光はもっとも低くなり、第２のピット2Bではｖ＝−
ｄの位置でもっとも低くなる。したがって、 となり、第３のサンプリングホールド回路16Bからはこ
のトラッキングエラー信号が第３図に示すように出力さ
れる。（アナログ的な波形で示す） 一方、良く知られているように受光素子11に入射される
反射光の強さは凹面とされているウォーブリングピット
（2A,2B）の深さによって強い干渉を起し、ピット部分
とその周辺部分の反射光の干渉によって受光素子面にフ
ァーフィールド像が形成される。

そのため、第２図（ａ），（ｃ）に示すようにピット部
分のエッジにスポットが照射されているときは、２分割
された受光面A,Bから出力される電気信号E_A,E_Bはスポッ
トが中心にあってもこのファーフィールド像によって異
なった値の信号E_A≠E_Bになり、ピットの中心にスポット
が照射されているときは第２図の（ｂ）に示すようにE_A
−E_B＝０となる。

このような信号は回折差動信号として知られており、ス
ポットがトラック上にあるときは第1,及び第２のピット
2A,2Bが形成するファーフィールド像は逆転したものに
なる。

したがって、この場合も、光スポットがディスク面を半
径方向に移動しているときの差信号epを演算すると、 ep＝（Ａ−Ｂ）_T1−（Ａ−Ｂ）_T2 今、あるトラックＱにおいてｖ＝０としたときはスポッ
トが第１のピット（2A）上にあるｖ＝ｄのとき（E_A−
E_B）_T1＝０（但し、オフセット分をＣとする）第２のピ
ット（2B）上にあるｖ＝−ｄのとき（E_A−E_B）_T2＝０と
なる、故に となり、このトラッキング極性信号epは第３図に示すよ
うにトラッキングエラー信号etと2/πだけ位相がずれた
ものになる。

このトラッキング極性信号epは次のコンパレータ17で例
えば０電圧と比較され、そのコンパレータ出力PdがＤ−
フリップフロップ19のＤ端子に入力されると共に、トラ
ッキングエラー信号etはゼロクロス検出器18において、
０レベル点が検出され、この時点でトリガパルスPtが出
力される。

したがって、Ｄ−フリップフロップ19の出力SWが第３図
に示すように得られる。

この出力SWは、スポットと光ディスクの相対移動方向に
応じて極性が反転しており、この出力SWのＨレベルでト
ラッキングサーボ回路30のスイッチを閉じるようにする
と、トラッキングサーボループには、＋ｖ方向のトラバ
ース時にはトラッキングエラー信号の斜線で示すB_Rの範
囲の信号がトラッキングコイル55に供給され、スポット
がトラックの±Ｑ点に戻るようなブレーキ信号ｍを形成
する。

つまり、光スポットが外周方向＋ｖ方向に相対的に移動
しているときはトラッキングエラー信号のB_Rの部分を印
加することによってトラックQ,2Q,3Q,‥‥‥nQ点から遠
ざかる光スポットを負極性のトラッキングエラー信号に
よって引き戻し、トラッキングサーボの引き込みを早く
する。

又、同様に光スポットが内周方向（−ｖ方向）に相対的
に移動しているときは点線で示した出力SWが発生し、ト
ラッキングエラー信号のB_Fの範囲の信号がトラッキング
サーボループ内を流れ、同様に光スポットがトラック
（±Ｑ）から遠ざかるときにのみブレーキ信号として動
作する。

上述したように、本発明のトラッキングサーボ回路では
ウォーブリングピットの検出に際して、そのファーフィ
ールド像を検出することができる受光素子を採用し、そ
の回折差動信号からトラッキング極性信号を抽出してい
るので、レーザスポットが記録面を相対的に移動してい
るときでも、トラッキング状態に容易に引き込むことが
できる。

なお、第３のサンプリング回路16A,16Bは適当な時定数
を持った回路にしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の光学式記録再生装置のト
ラッキングサーボ回路は、ウォーブリングピットが形成
されている光ディスクからトラッキング極性信号をサン
プリングして検出し、このトラッキング極性信号によっ
てトラッキング状態に引き込むようなブレーキング信号
が形成されるので、記録型の光ディスクのときでも引き
込み性能が向上し、装置の各種の操作跡においても、短
時間でジャストトラック状態にすることができるという
効果がある。

又、トラッキングの極性信号を計数することによってト
ラバース時の横断トラック数をカウントすることがで
き、トラックアクセスの制御が確実にできるという利点
もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従うトラッキングサーボのブロック
図、第２図（ａ），（ｂ），（ｃ）はファーフィールド
像の説明図、第３図は第１図の主要部のタイミング波形
図、第４図はサーボピットが形成されている光ディスク
の平面図、第５図はトラックの拡大図、第６図はサーボ
ピットの拡大図と、反射光のレベル波形図、第７図はサ
ンプリングされたトラッキングエラー信号の波形図であ
る。 図中、10は照射ビームの光学系、20はトラッキング極性
信号を形成する第２の信号処理回路、30はトラッキング
エラー信号を形成する第１の信号処理回路、40は極性信
号を形成する第３の信号処理回路、50はトラッキングサ
ーボ回路、６はタイミング回路を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トラックの円周方向に対して所定の距離だ
   け離れ、かつトラックのセンサーから半径方向に相互に
   ずれている第１及び第２ウォーブリングピットが形成さ
   れている光ディスクに対して、前記第1,第２のウォーブ
   リングピットを検出するために少なくとも半径方向に２
   分割されている受光面を有する受光素子と、前記受光素
   子から出力される第1,及び第２の電気信号を加算し、前
   記第１及び第２のウォーブリングピットの検出時間に対
   応する第1,第２のタイミングでサンプリングホールドす
   ることによってトラッキングエラー信号を形成する第１
   の信号処理回路と、前記第1,第２の電気信号の差を前記
   第1,第２のタイミングでサンプリングホールドしトラッ
   キング極性信号を形成する第２の信号処理回路と、前記
   第１の信号処理回路から得られた信号の０クロス点で前
   記トラッキング極性信号の極性を検出する第３の信号処
   理回路を設け、前記第３の信号処理回路の出力によって
   トラッキングサーボ回路を開閉制御することを特徴とす
   る光学式記録再生装置のトラッキングサーボ回路。