JPH0746433B2

JPH0746433B2 - 光学式再生装置のトラツキング制御装置

Info

Publication number: JPH0746433B2
Application number: JP60211959A
Authority: JP
Inventors: 芳夫三浦; 基之鈴木; 昌志佐々木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-09-25
Filing date: 1985-09-25
Publication date: 1995-05-17
Anticipated expiration: 2010-05-17
Also published as: JPS6273436A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、円盤状記録媒体上に映像信号の如き情報を、
該媒体における光学的特性変化の形式で記録し、或いは
再生する光学式再生装置に関し、特に該光学式再生装置
のトラッキング制御装置に関するものである。

〔発明の背景〕

かかる光学式記録再生装置においては、一般に記録媒体
としてたとえばディスク形状のものが使用され、情報信
号はディスク状の記録媒体上に渦巻き状または同心円状
の記録軌跡として記録され、またそこから再生される。
同心円状の記録軌跡は静止画像情報等の一定区間毎に区
切りのある情報の記録に適しており、逆に動画等の映像
信号および音声信号等の連続信号の記録再生には、渦巻
状の記録軌跡（以下トラックという）が適している。

このような情報の記録装置もしくは再生装置において、
記録媒体に対する経済性および装置の小型化等を考えれ
ば、記録再生手段にかかわらず今後更に高密度化してい
く傾向にあり、これを達成するために記録波長の短波長
化と共に狭トラック化への要望は増々強まっている。

この狭トラック化に伴なって発生する問題の１つに、記
録された情報トラックを有する記録媒体を装置から着脱
した後、再度装置に装着した時、装着された記録媒体の
機械的位置ずれによる偏心や記録媒体の熱的あるいは力
学的な応力による塑性変形によってトラック間隔を越え
る情報トラックのひずみの発生がある。このため、情報
トラックのひずみ形状に追従したトラッキング制御を行
なわなければ、このひずみ形状によって再生手段の再生
走査位置（具体的には光スポットの位置）と情報トラッ
クがトラック直交方向に相対的な位置変動を有すること
になる。

通常、情報トラックのひずみのうち、偏心に起因するも
のがその大半を占め、これはディスク状記録媒体の回転
に同期して発生し、ディスクの装着状態等により、その
大きさおよびディスク状記録媒体の回転角に対する位相
が異なるものとなる。情報トラックのひずみは、情報再
生装置あるいはディスク状記録媒体の精度等にもよる
が、数十〜数百μｍ程度の大きさで発生し、トラック間
隔を２μｍ程度とすると１桁あるいは２桁程度大きな値
となる。

したがって、通常の再生状態では情報信号を再生するた
めの光スポットがトラックのひずみ形状に追従する様に
トラッキング制御が行なわれている。このときの光スポ
ットとトラックの相対的な位置ずれは、隣接トラックか
らのクロストークも考慮すると、約0.1μｍ以下の精度
におさえる必要がある。しかし、ディスクのひずみ、特
に偏心に起因する成分が大きくなると、光スポットとト
ラックの相対的な位置ずれが大きくなり、隣接トラック
からのクロストークが問題となる。この位置ずれを小さ
くするには、トラッキング制御回路の利得を大きくすれ
ばよいわけであるが、制御回路の利得を大きくしすぎる
と、制御回路の発振等の問題が生じ、回路が動作不安定
になるという問題が生じる。

上記欠点を対策する方法として、例えば特開昭56-7247
号に記載されている様に、トラッキング制御回路が正常
に作動しているときに得られるトラッキング誤差信号か
ら、情報トラックのひずみ形状に対応した波形をとり出
して一度メモリに記憶し、次にこの記憶された波形をデ
ィスクの回転に同期して読み出し、このメモリから読み
出された信号をトラッキング制御回路に印加することに
よって再生光スポットと情報トラックの位置変動、位置
ずれを補正する方法がある。

この方法は、トラッキング制御が確実に動作することを
前提としているが、ディスク装着に起因して生ずる偏心
が大きすぎると、トラックひずみに追従してトラッキン
グ制御が行なわれない場合もあり、このときのトラッキ
ング誤差信号を波形記憶し、この記憶した信号で補正す
ると逆効果になるという問題がある。

また、上記特開昭56-7247号に記されたトラッキング制
御の場合には、メモリに記憶された波形をディスクに設
けられた回転始端信号を基準にして読み出す様にしてい
るが、例えば再生専用型の光ディスクプレーヤの場合に
は、ディスクに回転始端信号が設けられていないため使
用できない。また、再生専用型の光ディスクプレーヤに
は、ディスクの回転数が1800rpm一定のCAV方式（Consta
nt Angular Velocity）と、再生光スポットの位置によ
ってディスクの回転数が変化するCLV方式（Constant Li
near Velocity）とがある。CLV方式では、ディスク内周
で1800rpm（30Hz）、ディスク外周で600rpm（10Hz）と
連続的に回転数が変化するから、メモリに記憶された波
形の読み出しもこれに応じて変える必要がある。

以上のように、従来のトラッキング制御に関する装置は
何らかの問題点を有していた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前記したような情報トラックのひずみ
形状に起因して生ずる再生光スポットの位置と、情報ト
ラックとの相対的な位置ずれ、および位置変動を補正す
る、特にディスクの偏心成分を補正するトラッキング制
御装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、ディスク装着に起因して生ずる情報ト
ラックのひずみが、主にディスク回転に同期して発生す
ることに着目し、記憶回路に例えば１サイクルの正弦波
状の波形を記憶しておき、一方、情報トラックのひずみ
に追従して制御する様にされたトラッキング制御回路の
トラッキング誤差信号からディスクの偏心の大きさ、位
相を検出し、この検出した信号で前記正弦波状の波形の
振幅と位相を補正してメモリ手段に記憶させ、該メモリ
手段からディスクの回転速度に応じて作成されたアドレ
スで読み出すことにより、最適な補正信号を発生するよ
うにした点にある。また、これにより再生専用型光ディ
スクプレーヤのCLV方式の様に回転数が光スポットの位
置で変わる様な方式の場合にも対応できる様にした点に
特徴がある。

〔発明の実施例〕

以下に、本発明の一実施例を添付図面を用いて説明す
る。

第１図は、本発明の光学式再生装置の一実施例を示すブ
ロック図である。同図において、１はディスク、２は回
転用モータ、３はレーザダイオード、４は結合レンズ、
５は回折格子、６は偏光プリズム、７はミラー、８は^１
／_４波長板、９は対物レンズ、10は円筒レンズ、11はミ
ラー、12は検出器である。

また、13は信号処理回路、14は同期分離回路、15は基準
信号発生回路、16はモータ制御回路、17は駆動回路であ
る。さらに、18は差動増幅器、19は位相補償回路、20は
スイッチ、21は加算器、22は駆動回路、23はトラッキン
グ制御用アクチュエータ、24は波形整形回路、25はディ
スクの偏心を検出し補正するための偏心補正信号発生回
路、30はメモリ、31は^Ｄ／_Ａ変換器、32はスイッチ、33
は分周回路である。

次に、本実施例の動作について説明する。

第１図において、ディスク１はディスク回転用モータ２
によって高速回転されている。レーザダイオード３から
発生される光ビームは結合レンズ４、回折格子５に入射
する。回折格子５は透明な板の表面に細い平行線を多数
刻んだ光学素子であり、光の回折干渉作用により、互い
に微少な角度をなして出射する３本の光束に分離され
る。３本のうち、中央の光束は記録情報の読み出しおよ
び焦点位置制御用、両側の２本はトラッキング誤差信号
の検出用である。この３本の光束は偏光プリズム６、ミ
ラー７、^１／_４波長板８を通過して対物レンズ９に入射
される。対物レンズ９は、３本の光束がディスク１上の
ピット面上でトラックに沿ってたがいに20μｍ離れた直
径1.6μｍの３つの光スポットとなる様に、周知の焦点
制御（フォーカス制御）によって制御される。

ディスク１上で反射された反射光は、再び対物レンズ
９、^１／_４波長板８を通過して偏光プリズム６によって
方向が変えられ、円筒レンズ10を通過して光検出器12に
おける３個の受光面P₁,P₂,P₃上にそれぞれ結像する。両
側の受光面P₁,P₂にはトラッキング誤差検出用の２本の
光束が、中央の受光面P₃には記録情報読み取り用の中央
の光束が結像する。中央の受光面P₃は４分割されてお
り、その受光出力はフォーカス誤差信号検出用にも供さ
れている。

差動増幅器18の出力には、光検出器12における受光面
P₁,P₂の差信号が得られ、この差信号は位相補償回路1
9、ループスイッチ20、加算器21を介して駆動回路22に
入力される。この駆動回路22の出力によりトラッキング
制御用のアクチュエータ23が制御されて、周知のトラッ
キング制御が行なわれる。

一方光検出器12における受光面P₃の出力は、信号処理回
路13に入力されここでビデオ信号に変換される。変換さ
れたビデオ信号は同期分離回路14にて同期分離され、こ
こで得られた水平同期信号と、基準信号発生回路15から
出力される基準水平同期信号が位相同期する様にモータ
制御回路16、駆動回路17を介してディスク回転用モータ
２が制御される。

ディスク１から再生されるビデオ信号の水平同期信号
と、基準水平同期信号とが位相同期する様にディスク回
転用モータ２が制御されるので、CAV方式のディスクの
場合にはディスクは1800rpmの一定回転数で回転する。
一方、CLV方式の場合には、再生光スポットの再生位置
に応じて自動的に回転数が変化し、ディスク最内周位置
で1800rpm、ディスク最外周位置で約600rpmとなる。

第２図はディスク回転用モータ２の一例を示したもので
ある。モータの寿命等の理由から、一般にはブラシレス
の直流モータが使用され、ここでは直流３相ブラシレス
モータを例にとって示してある。同図において、34はタ
ーンテーブル、35はハブ、36はヨーク、37は磁石、38は
コイル、39はコイル38が搭載された基板、40はヨーク、
41は軸受け、42はスラスト軸受け、43は回転軸である。

第３図は磁石37の着磁パターンの一例を示したもので、
同図に示す様に８極に着磁されている。

第４図は基板39に搭載されたコイル38の具体的な構成の
一例を示したもので、コイル44-1、44-2、44-3、44-5、
44-6、ホール素子47-1、47-2、47-3、周波数発電用パタ
ーン48（以下FGパターンという）から構成されている。
コイル44-1と44-4（Ｕ相コイルともいう）、コイル44-2
と44-5（Ｖ相コイルともいう）、コイル44-3と44-6（Ｗ
相コイルともいう）は、ここには図示していないが、基
板に設けられたパターンで接続されており、かつ上記Ｕ
相、Ｖ相、Ｗ相のコイルは第５図に示す様にＹ結線とな
る様に接続されている。

モータの駆動方式は本発明と直接関係がないので、詳細
な説明は略するが、各コイルの駆動電圧は磁石37の回転
にともなって変化する磁界の変化をホール素子47-1、47
-2、47-3で検出した信号によって切換えられ、このとき
のコイル電流によって生ずる磁力と、磁石37の磁力の吸
引力、反発力によって回転が行なわれる。

コイル44の内側に設けられたFGパターン48は、モータの
回転数を検出するためのもので、ディスクモータ１回転
に出力されるパルス数はFGパターンの構成によって任意
に設定可能である。

第５図は第１図のモータ駆動回路17の一具体例を示した
ものである。ホール素子47-1,47-2,47-3には、第６図
（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す様に磁石37が８極に着磁
されているので、モータ１回転に４サイクルの正弦波状
が得られ、この波形をヒステリシスコンパレータ49,50,
51に入力したあと、マトリックス回路52で処理し、駆動
回路53,54,55に第６図（ｄ），（ｅ），（ｆ）の様な各
コイルを駆動するための駆動電圧が出力される様にす
る。駆動電圧の振幅は第１図のモータ制御回路16の出力
（ｂ）によって制御され、希望の回転数となる様に制御
される。またFGパターン48の出力はリミッタ増幅器56で
増幅されて、振幅制限されて出力（ｃ）とされる。

次に本発明の主要部である偏心補正信号発生回路の動作
について、必要に応じて第10図および第11図を参照して
説明する。

第７図はトラッキング制御をOFFにしたときの光スポッ
トの軌跡を示したものである。この図において、Ｏは情
報トラックの記録中心、Ｏ′はディスクの回転中心を、
実線は情報トラック、破線は光スポットの軌跡を示して
いる。たとえばディスク１の回転数を1800rpmとすれ
ば、ディスクの偏心は第８図（ａ）に示す様に表わさ
れ、そのくり返し周波数は30Hzで、振幅Ａが偏心の大き
さを表わしている。第８図（ｂ）はこのときの第１図の
差動増幅器18の出力側に得られるトラッキング誤差信号
の出力波形を示したもので、情報トラックの移動数に応
じたサイン波状の波形が得られる。このサイン波状の波
形の１サイクルが情報トラックのトラックピッチに相当
しており、このサイン波状の波形の数をカウントするこ
とによってディスクの偏心量を検出できる。

そこで、第10図に示されているように、まず第１図のス
イッチ32をマイクロコンピュータ25の制御によりOFFに
し、メモリ30からの補正信号がアクチュエータ32に印加
されない状態とし、ここには図示していないがシステム
全体を制御するシステムコントロールからの信号（ａ）
でスイッチ20もOFFとしてトラッキング制御が働らかな
い様にする（第10図ステップS1,S2）。そしてこの状態
において差動増幅器18に得られる第８図（ｂ）の波形を
波形整形回路24で整形する。この整形された信号はマイ
クロコンピュータ25に入力される。

マイクロコンピュータ25はたとえばカウンタ機能26、演
算機能27、メモリ機能28、データ・アドレス制御機能29
によって構成される。マイクロコンピュータ25にはこの
他に、たとえば第５図に示すヒステリシスコンパレータ
49の出力（ホール素子47-3の出力を整形した信号）を分
周回路33で第６図（ｇ）の様に分周したあとに立ち上り
エッジ検出回路34で第６図（ｈ）の様に立ち上りエッジ
を検出した信号と、第５図に示すFGパターン48の信号を
リミッタ増幅器56で振幅制限された出力波形（ｃ）も入
力されている。

マイクロコンピュータ25は、立ち上りエッジ検出回路34
から出力される第６図（ｈ）に示される１回転に１個出
力されるパルスの立上りに同期して、ディスク１回転入
力される波形整形回路24の出力パルスをマイクロコンピ
ュータ25のカウンタ機能26でカウントする（第10図ステ
ップS3,S4,S5）。このカウントした結果からディスクの
偏心量δ_１を算出する（第10図ステップS6）。^Ｄ／_Ａ変換器31から出力されるべき補正信号の必要振幅
V₁は、駆動回路22の電圧−電流変換係数をgm（A/V）、
アクチュエータ23の感度をα（μm/A）、偏心量をδ_１
とすればとなる。偏心量δ_１と補正信号V₁は比例関係となる。上
式に前記ディスクの偏心量δ_１を適用することにより、
必要補正信号振幅V₁を演算して求める（第10図ステップ
S7）。

ステップS8で求めた振幅V₁とディスク１が一回転するに
要する時間とから、第９図に示されているような振幅が
V₁となるサイン波形を求め、マイクロコンピュータ25の
データ・アドレス制御機能29を用いてメモリ30に記憶す
る（第10図ステップS8）。以上により、偏心補正信号の
振幅合わせ操作を終了する。

次に、システムコントロールでスイッチ20をOFF、マイ
クロコンピュータ25でスイッチ32をONにした後（第11図
ステップS11,S12）、マイクロコンピュータ25は、１回
転に１回パルスが出力される様にされた立上りエッジ検
出回路34の出力に同期して、かつデータ・アドレス制御
機能29を用いてメモリ30のデータを任意のメモリアドレ
スより駆動回路17から出力されるFG信号（ｃ）のパルス
信号の入力毎に順次データを出力する様にさせる。メモ
リ30のデータは^Ｄ／_Ａ変換器31でディジタル信号をアナ
ログ信号に変換し、この信号でアクチュエータ23を励振
させ、前述と同様波形整形回路24の出力をマイクロコン
ピュータ25のカウント機能26でカウントする。

この動作を具体的に説明すると、まず、位相ｎ＝０、
位相ステップ量Δが、初期条件として設定される（第
11図ステップS13）。次に、立上りエッジ検出回路34の
出力があったかどうかの判断が行なわれ（ステップS1
4）、イエスになると、^Ｄ／_Ａ変換器31から出力される
信号の位相がｎとなるようにメモリ30からデータが出
力される（ステップS15）。続いて、ディスク１回転分
の波形整形回路24の出力をカウントする（ステップS1
6）。

このカウントした値N₁が、マイクロコンピュータ25のメ
モリ機能28に設定された目標値の値に近くなるまで、デ
ータ・アドレス制御機能29を用いて、メモリ30のデータ
の出力するスタートアドレスを変えながら波形整形回路
24のパルスをカウントする動作をくり返して立上りエッ
ジ検出回路34から出力されるパルスに対する^Ｄ／_Ａ変換
器31の出力信号の最適位相を求める（ステップS17,S1
8）。

第12図はこのときの各部の信号波形を示したもので、
（ａ）は第１図の立上りエッジ検出回路34の出力、
（ｂ）は^Ｄ／_Ａ変換器31の偏心補正信号出力、（ｃ）は
差動増幅器18の出力である。（ｂ）のθは位相補正量を
示している。マイクロコンピュータ25は最適な補正信号
が得られたところで、ここには図示していないがシステ
ム全体をコントロールするシステムコントロールにTOK
信号を出力する（ステップS19）。以上の操作により、
位相合せを終了する。

次に通常の再生状態においては、システムコントロール
からの信号によってスイッチ20をON、マイクロコンピュ
ータ25によってスイッチ32をONとし、^Ｄ／_Ａ変換器31か
ら出力される補正信号と、位相補償回路19から出力され
る信号とを加算器21で加算し、アクチュエータ23を駆動
する。メモリ30からのデータは、１回転に１回パルスが
出力される様にされた立上りエッジ検出回路34の出力に
同期し、かつ、マイクロコンピュータ25のデータ・アド
レス制御機能29を用いて、駆動回路17から出力されるFG
信号（ｃ）のパルス信号が入力される毎に順次出力する
様にさせる。

このようにすれば、ディスクの回転数が1800rpm一定のC
AV方式の場合においても、またディスクの回転数が光ス
ポットの再生位置によって変化するCLV方式の場合にお
いても、ディスク１回転に出力される分周回路33の出力
と、駆動回路17から出力されるFGパルスの数は常に同じ
であるから、ディスクの回転数に応じて^Ｄ／_Ａ変換器31
から出力される補正信号の周波数も自動的に変化する。

このため、CAV方式とCLV方式の両方に本発明を適用する
ことができる。

なお、前記の実施例では駆動回路17から出力されるFGパ
ルス信号が入力される毎に順次メモリのデータを出力す
る様にしたが、これに限ることはなく、分周あるいはて
い倍した信号、あるいは専用のパルス発生手段を設け、
ここから出力される信号を用いる方式でもかまわない。
また、補正信号をトラッキング用アクチュエータに印加
する方式について説明したが、これに限ることはなく、
例えば光ヘッド全体を駆動する装置に補正信号を加える
ように構成してもよい。

さらに、モータの回転数を検出する手段として、FG48に
限定されず、光や磁気による検出手段を用いることがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本発明によれば、記録媒体の着脱ある
いは変形等による情報トラックのひずみを伴う装置にお
いても、このひずみの影響が除去でき、かつディスクの
回転数が一定のCAV方式の場合にもまたディスクの回転
数が光スポットの再生位置によって変化するCLV方式の
場合にも適用できるという特徴がある。

また、トラッキング制御が動作する前に情報トラックの
ひずみの影響をなくすることができるので引込みも安定
に行なうことが可能である。

さらに、ディスクの基準位置をディスク回転用モータの
方から検出しているので、ディスクに回転始端信号がな
くても、使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
ディスク回転用モータの断面図、第３図はディスク回転
用モータの磁石の着磁パターンを示す図、第４図はディ
スク回転用モータのコイル形状を示すための図、第５図
はディスク回転用モータの駆動回路の一具体例を示すブ
ロック図、第６図は第５図の信号のタイムチャート図、
第７図は光スポットの軌跡を示すための図、第８図は偏
心量とトラッキング信号の関係を示す図、第９図はメモ
リの記憶内容の一例を示すための図、第10図および第11
図はマイクロコンピュータの動作フローチャート、第12
図はトラッキング補正時の^Ｄ／_Ａ回路出力信号および差
動増幅器の出力波形のタイミングチャート図である。１……ディスク、２……ディスク回転用モータ、16……
モータ制御回路、17……モータ駆動回路、18……差動増
幅器、19……位相補償回路、21……加算器、22……駆動
回路、23……アクチュエータ、24……波形整形回路、25
……マイクロコンピュータ、26……カウンタ機能、27…
…演算機能、28……メモリ機能、29……データ・アドレ
ス制御機能、30……メモリ、31……^Ｄ／_Ａ変換器、33…
…分周回路、47-1,47-2,47-3……ホール素子、48……周
波数発電用パターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐々木昌志神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地日立ビデオエンジニアリング株式会社内 (56)参考文献特開昭58−9226（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円盤状情報記録媒体から情報を読み取る光
ピックアップと、該光ピックアップを搭載した光ヘッド
全体をトラック直交方向に移送するための移送手段と、
情報トラックのひずみ形状に追従してトラッキング制御
を行うためのトラッキング制御手段とを有する光学式再
生装置のトラッキング制御装置において、情報トラックのひずみ形状に対応したトラッキング誤差
信号を得るためのトラッキング誤差検出手段と、該トラッキング誤差検出手段の出力信号をカウントする
ためのカウンタ手段と、該カウンタ手段のカウント値から前記円盤状記録媒体が
１回転するに要する時間を周期とする偏心補正信号曲線
を作る手段と、該偏心補正信号曲線を記憶するメモリ手段と、該偏心補正信号曲線がディスクの偏心の位相とほぼ一致
するように該偏心補正信号曲線の位相を調整する手段
と、前記円盤状記録媒体を回転制御するためのモータ回転制
御手段から該円盤状記録媒体の回転に比例した周波数の
信号を発生するための周波数発生手段と、該円盤状記録媒体のモータ回転制御手段から１回転１パ
ルスの基準位置信号を発生するための基準位置信号生成
手段とを具備し、該手段によって検出された基準位置信号を基準として、
前記周波数発生手段から出力された信号に同期して前記
メモリ手段から前記偏心補正信号を読出して、トラッキ
ング補正を行うようにしたことを特徴とする光学式再生
装置のトラッキング制御装置。
【請求項２】前記情報トラックのひずみ形状に対応した
トラッキング誤差信号を、トラッキング制御手段を非動
作にした状態で取り込むようにしたことを特徴とする前
記特許請求の範囲第１項記載の光学式再生装置のトラッ
キング制御装置。