JPH0887758A

JPH0887758A - 光ディスク装置

Info

Publication number: JPH0887758A
Application number: JP21897394A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shimura; 啓志村; Yuji Sato; 裕治佐藤; Masahiko Tanaka; 政彦田中; Sadanari Fujimoto; 定也藤本; Juko Sugaya; 寿鴻菅谷
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-09-13
Filing date: 1994-09-13
Publication date: 1996-04-02

Abstract

(57)【要約】【目的】狭トラックピッチの光ディスクに対しても対物
レンズの移動や光ディスクの傾きなどによるオフセット
が小さく、安定にトラッキング制御ができるトラッキン
グエラー検出系を備えた光ディスク装置を提供する。【構成】光ディスク１０の記録面１１に光源１３からの
光を対物レンズ１６により光スポットとして照射し、光
ディスク１０からの反射光を光検出器１７で検出してト
ラッキングエラー信号を生成する光ディスク装置におい
て、受光領域が光検出器１７としてトラック方向に沿っ
た第１の分割線およびこれと直交する第２の分割線によ
り分割された４分割光検出器を用い、この光検出器１７
の４つの出力信号からハイパスフィルタ１８ｌ，１８ｒ
を用いてオフセット成分を含む低周波数領域の信号成分
を除去し、乗算器１９ｌ，１９ｒと減算器２０により演
算処理を行ってトラッキングエラー信号を生成する。

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に係り、
特にトラッキングエラー信号の検出方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、光ディスクに光ビームを微小な
光スポットとして照射し、その反射光を検出して再生を
行う光ディスク装置では、光スポットを光ディスク上の
情報トラックに正確に追従させるトラッキング制御が必
要であり、このためには情報トラックに対する光スポッ
トの照射位置の誤差を示すトラッキングエラー信号を検
出する必要がある。

【０００３】従来の光ディスク装置で用いられているト
ラッキングエラー信号検出方式の代表的な方法の一つと
して、プッシュプル法（光ディスク技術、尾上守夫監
修、ラジオ技術社、ｐ．８６）があげられる。この方法
について図２１を用いて簡単に説明する。半導体レーザ
等の光源１３から発生された光は、コリメートレンズ１
４を介して平行光束になり、ビームスプリッタ１５に入
射する。ビームスプリッタ１５を透過した光は、対物レ
ンズ１６によって集光され、光ディスク１０の情報記録
面１１上に微細な光スポットとして照射される。光ディ
スク１０に照射された光は情報記録面１１で反射され、
対物レンズ１６を通り、再びビームスプリッタ１５に入
射する。ビームスプリッタ１５で反射された光を光検出
器２２で光電変換し、この信号から演算によりトラッキ
ングエラーを検出する。

【０００４】光検出器２２は、受光面が分割線２２Ｙに
より２つの受光領域２２ｌと２２ｒに分割されており、
その分割線２２Ｙは光検出器２２に投影された情報トラ
ックの方向（以下、単に光検出器面上でのトラック方向
と呼ぶ）と平行に配置されている。光ディスク１０の情
報記録面１１に螺旋状あるいは同心円状に形成された情
報トラック１２（ピット列などのマーク列、あるいは案
内溝）の中心と光スポットの中心が一致していれば、２
つの受光領域２２ｌと２２ｒから得られる信号の大きさ
は等しいが、これらがずれた場合には、ずれた方向とず
れた量に応じて２つの受光領域２２ｌと２２ｒから得ら
れる信号のバランスが崩れる。したがって、２つの受光
領域２２ｌと２２ｒから得られる信号の差を差動増幅器
２０でとることでトラッキングエラー信号を検出するこ
とができる。

【０００５】このようにプッシュプル法では、２分割の
光検出器を用いる簡単な系でトラッキングエラー信号の
検出ができるため、装置の低コスト化に適しており、従
来から主に書換型の光ディスクで広く用いられている。
プッシュプル法の問題点についても詳しく解析されてお
り、光ディスクの半径方向の傾きや、トラッキング動作
等に伴う対物レンズの光ディスク半径方向の移動がある
場合には、実際には情報トラック中心の上に光スポット
があってもトラッキングエラー信号がゼロにならないと
いう問題点があることが知られている。このとき検出さ
れる信号はトラッキングエラー信号のオフセットと呼ば
れており、このようなオフセットがトラッキングエラー
信号に含まれていると、トラッキング制御をかけたとき
オフセットの量に応じて光スポットが情報トラックから
ずれた位置を通ることになる。正確な信号再生を再生す
るためには、このトラックずれを一定値以下に抑えなけ
ればならず、オフセットの発生量をトラッキングエラー
信号の振幅に対して一定値以下にすることが必要とな
る。

【０００６】一方、光ディスクの記録密度を上げること
を考えると、トラックピッチを狭くすることが必要にな
るが、例えば光スポットのサイズは変えずにトラックピ
ッチを狭くすると、光学系の分解能が低下するためにト
ラッキングエラー信号の振幅が低下してしまう。要する
に、狭トラックピッチの光ディスクを用いる装置では、
従来の問題点が更に深刻な問題となるわけである。

【０００７】この問題を解決する方法としては、制御方
法を改良することで、オフセットの発生要因である対物
レンズの移動（以下、対物レンズシフトという）や光デ
ィスク傾きによって生じる光ディスクと光ピックアップ
の相対角度を一定値以下に抑える方法と、これらのオフ
セット発生要因があってもオフセットが発生しないトラ
ッキングエラー検出方式を実現する方法の２種類の方法
が考えられている。

【０００８】前者は主に従来とられていた解決方法であ
る。例えば、光ピックアップの光学系に分離型の系を用
いトラッキング制御に２段サーボを用いて対物レンズの
移動量を抑えた例や、光ピックアップの傾きを制御する
機構を設け、光ディスクの傾きに合わせて光ピックアッ
プの傾きを調整して光ディスク傾きの影響を低減した例
が報告されている。しかし、これらの方法は、個別には
実用化されているが、両方の機構を同時に実現すること
は難しく、また、同時に実現できたとしても条件のきび
しい狭いトラックピッチの光ディスクには対応すること
は難しい。

【０００９】後者の方法については、プッシュプル方式
とヘテロダイン方式の２方式を複合したトラッキングエ
ラー検出方式（以下、乗算方式と呼ぶ）が提案されてい
る。（第５４回応用物理学会学術講演予行集：２８ａ−
ＳＦ−１６）この乗算方式は、４分割光検出器を用い、
受光面の分割線の一つをトラック方向に合わせ、この分
割線を境界として一方の側にある２領域を領域Ａと領域
Ｄ、他方にある２領域を領域Ｂと領域Ｃとし、領域Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄからの出力信号を信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとした
とき、次式の演算を行ってトラッキングエラー信号（Ｔ
ＥＳ）を生成するものである。

【００１０】ＴＥＳ＝Ａ×Ｄ−Ｂ×Ｃ（１）応用物理学会での報告によると、この演算でトラッキン
グエラー信号を求めれば、トラックピッチ０．７２μ
ｍ、レーザ波長６７０ｎｍ、対物レンズの開口数０．６
０のシステムで、４００μｍの対物レンズシフトに対し
て、オフセットがほとんど生じないことが示されてい
る。しかし、実際には、単に（１）式の演算を行っただ
けでは、対物レンズシフトの影響のうち以下に説明する
効果を取り除くことはできない。すなわち、対物レンズ
の光ディスク半径方向のシフトによって生じる光強度の
片寄りは、光検出器上での情報トラックの方向と垂直な
向きに対して起こり、例えば、情報トラックの方向と平
行な分割線をはさんでＡ及びＤ側が強くなればＢ及びＣ
側が弱くなり、Ａ及びＤ側が弱くなればＢ及びＣ側が強
くなるというように起こる。この影響は、（１）式に示
した演算の過程で乗算によって強調され、トラッキング
エラー信号にオフセットが生じる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のトラッキングエラー信号検出方式の一つのプッシュプ
ル法では、光ディスク半径方向の光ディスクの傾きやト
ラッキング動作による対物レンズシフトがあると誤差信
号にオフセットが生じ、トラック追従精度が低下すると
いう問題がある。オフセットの発生要因を抑える方法も
幾つか提案されているが、狭トラックピッチの光ディス
クに対しても安定したトラッキング制御を実現できる方
法はまだ知られていない。一方、オフセットがほとんど
発生しないという誤差の検出方法も提案されているが、
この方式でも影響を除去できないオフセット発生要因が
あり、これの要因に依存するオフセットは残る。

【００１２】本発明は、狭トラックピッチの光ディスク
に対しても対物レンズの移動や光ディスクの傾きなどに
よるオフセットが小さく、安定したトラッキング制御が
できるようなトラッキングエラー信号の検出を可能とし
た光ディスク装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明はトラッキングエラー検出用の４分割光検出
器あるいは２分割光検出器の複数の出力信号に対して、
オフセット成分を含む低周波領域の信号成分を除去する
ハイパスフィルタ処理を含んだ演算処理を行うことによ
り、トラッキングエラー信号を生成することを骨子とす
る。

【００１４】すなわち、第１の発明は光源からの光を情
報トラックを有する光ディスクの情報記録面に集束させ
て情報トラック上に光スポットを照射し、光ディスクか
らの反射光を光検出器で検出して、その出力信号からト
ラッキングエラーを検出する光ディスク装置において、
光検出器として受光面が光ディスクの情報トラック方向
に対応する方向に沿った第１の分割線および該第１の分
割線とほぼ直交する第２の分割線により４分割された受
光領域を有する４分割光検出器を用い、この光検出器の
第１の分割線を境界として一方の側にある第１、第２の
受光領域との信号の組と、他方の側にある第３、第４の
受光領域の出力信号の組に対してそれぞれ加算処理、ハ
イパスフィルタ処理および２乗演算処理を施した２つの
信号の差を情報トラックに対する光スポットの照射位置
の誤差を示すトラッキングエラー信号として生成するこ
とを特徴とする。

【００１５】第２の発明は、光検出器として第１の発明
と同様の４分割光検出器を用い、この光検出器の第１の
分割線を境界として一方の側にある第１、第２の受光領
域との信号の組と、他方の側にある第３、第４の受光領
域の出力信号の組に対してそれぞれハイパスフィルタ処
理および乗算処理を施した２つの信号の差をトラッキン
グエラー信号として生成することを特徴とする。

【００１６】第３の発明は、光検出器として第１の発明
と同様の４分割光検出器を用い、この光検出器の第１の
分割線を境界として一方の側にある第１、第２の受光領
域との信号の組と、他方の側にある第３、第４の受光領
域の出力信号の組に対してそれぞれハイパスフィルタ処
理および各々の最高繰り返し周波数成分の位相を合わせ
て乗算する乗算処理を施した２つの信号の差をトラッキ
ングエラー信号として生成することを特徴とする。

【００１７】第４の発明は、光検出器として第１の発明
と同様の４分割光検出器を用い、この光検出器の第１の
分割線を境界として一方の側にある第１、第２の受光領
域との信号の組と、他方の側にある第３、第４の受光領
域の出力信号の組に対してそれぞれ２値化処理の後排他
的論理和をとった２つの信号の差をトラッキングエラー
信号として生成することを特徴とする。

【００１８】第５の発明は、光検出器として受光面が光
ディスクの情報トラック方向に対応する方向に沿った分
割線により分割された第１および第２の受光領域を有す
る２分割光検出器を用い、この光検出器の第１および第
２の受光領域の出力信号に対してそれぞれハイパスフィ
ルタ処理および２乗演算処理を施した２つの信号に差を
トラッキングエラー信号として生成することを特徴とす
る。

【００１９】第６の発明は、光検出器として第４の発明
と同様の２分割光検出器を用い、この光検出器の第１お
よび第２の受光領域の出力信号に対してそれぞれハイパ
スフィルタ処理および絶対値演算処理を施した２つの信
号の差をトラッキングエラー信号として生成することを
特徴とする。

【００２０】本発明においては、光検出器の各受光領域
の出力信号に対して施すハイパスフィルタ処理として、
トラッキング制御帯域内の信号を十分減衰させる特性を
持つハイパスフィルタ、あるいはカットオフ周波数がほ
ぼトラッキング制御帯域以下で少なくとも光ディスクの
回転数の周波数成分を十分減衰させる特性を持つハイパ
スフィルタを用いることが望ましい。

【００２１】

【作用】このように本発明では、光検出器の複数の受光
領域の各々の出力信号に対してトラックオフセットの要
因となる成分を含む周波数帯域の信号をハイパスフィル
タ処理により減衰させるか、あるいは除去することによ
って、オフセットの小さいトラッキングエラー信号を生
成する。

【００２２】ハイパスフィルタ処理を用いることでオフ
セットの小さいトラッキングエラー信号を生成できる理
由について、図２を用いて説明する。図２（ａ）（ｂ）
は、情報再生信号のスペクトルおよび対物レンズの光デ
ィスク半径方向の移動量のスペクトルの一例を示したも
のである。

【００２３】対物レンズのシフトによるトラッキングエ
ラー信号のオフセットは、高々トラッキングの制御帯域
（０〜ｆ_CH(Hz)）と同じ程度の周波数帯域を持つ。これ
は対物レンズのシフトが、光ディスクの偏心やスピンド
ルモータの軸振れ等によるトラック振れを追いかけるた
めのトラッキング制御によって起こるからである。ま
た、光ディスクの半径方向の傾きによるトラッキングエ
ラー信号のオフセットは、光ディスクの回転数（ｆ₀ (H
z)）の高々数倍から数十倍の周波数帯域内にある。これ
は光ディスクの半径方向の傾きが光ディスクの反り等の
形状の歪みや、スピンドルモータの軸振れが原因で起こ
るためであり、ある程度以上の周波数の成分はほとんど
生じ得ないからである。

【００２４】本発明では、トラッキングエラー信号を求
める演算に際して、これらのオフセットの含まれる帯域
の信号をハイパスフィルタによって減衰させるか、ある
いは取り除く。この場合、ハイパスフィルタの遮断周波
数（ｆ_C ）をトラッキング制御帯域内の信号をカットす
るように設定する（ｆ_CH＜ｆ_C ＜ｆ_SL）と、存在し得る
オフセットの周波数成分のほとんど全てを取り除くこと
ができる。

【００２５】このようにオフセットの発生原因を直接取
り除けば、トラッキングエラー信号が対物レンズシフト
や光ディスクの半径方向傾きの影響を受けることはな
い。オフセットの周波数成分としては、基本周波数成分
（光ディスクの回転数ｆ₀ (Hz)と同じ周波数の成分）が
主であるので、最低限この周波数成分を除去するように
ハイパスフィルタの遮断周波数を決めれば（ｆ₀ ＜ｆ_C
＜ｆ_SL）、オフセットの低減効果が得られる。

【００２６】本発明によるハイパスフィルタを用いる手
法は、オフセットの影響を軽減または除去する上で非常
に効果的であるが、従来のプッシュプル方式には適用す
ることはできない。プッシュプル法ではトラッキングエ
ラー信号の帯域がオフセットの帯域と重なるため、ハイ
パスフィルタによってトラッキングエラー検出に必要な
プッシュプル信号も除去されてしまい、トラッキングエ
ラー信号が得られなくなるからである。

【００２７】そこで、本発明ではトラッキングエラー信
号は情報トラック方向に平行な分割線を持つ２分割ない
し４分割の光検出器の各々の受光領域の出力信号に含ま
れる光ディスク上のマーク（ピット）に対応した情報再
生信号成分から生成する。この情報再生信号成分は、通
常トラッキング等の制御帯域（０〜ｆ_CH(Hz)）より高い
周波数領域（ｆ_SL〜ｆ_SH(Hz)：ｆ_CH＜ｆ_SL）にあるた
め、ハイパスフィルタを減衰されることなく通過して演
算回路へと導かれる。

【００２８】演算回路では、光検出器が４分割光検出器
の場合は基本的に、トラック方向に平行な分割線に対し
て同じ側にある各々２つの受光領域の出力信号の組（Ｐ
ｌ１，Ｐｌ２の組とＰｒ１，Ｐｒ２の組）に対して、そ
れぞれハイパスフィルタ処理と２乗演算処理（加算およ
び乗算）あるいは絶対値演算処理を施してから、それら
の差をとることにより、トラッキングエラー信号を生成
する。２分割光検出器の場合は２つの受光領域の出力信
号に対してハイパスフィルタ処理と２乗演算処理あるい
は絶対値演算処理を施してから、それらの差をとること
によりトラッキングエラー信号を生成する。これらのト
ラッキングエラー信号の演算式は、４分割光検出器を用
いる場合、ＴＥＳ＝（Ｐｌ１＋Ｐｌ２）² −（Ｐｒ１＋Ｐｒ２）² （２）ＴＥＳ＝｜Ｐｌ１＋Ｐｌ２｜−｜Ｐｒ１＋Ｐｒ２｜（３）ＴＥＳ＝Ｐｌ１×Ｐｌ２−Ｐｒ１×Ｐｒ２（４）Ｐｌ１，Ｐｌ２，Ｐｒ１，Ｐｒ２：光検出器の４つの出
力に対してハイパスフィルタ処理を施した信号、のいず
れかであり、２分割光検出器を用いる場合、ＴＥＳ＝Ｐｌ² −Ｐｒ² （５）ＴＥＳ＝｜Ｐｌ｜−｜Ｐｒ｜（６）Ｐｌ，Ｐｒ：光検出器の２つの出力に対してハイパスフ
ィルタ処理を施した信号、のいずれかとなる。このよう
な演算を行うことにより、ハイパスフィルタ処理により
光ディスクの半径方向の傾き等に伴うオフセットの発生
を回避しつつ、情報再生信号の信号振幅に比例した成分
を用いてトラッキングエラー信号を生成することがで
き、安定したトラッキング動作を実現できる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。（第１の実施例）図１に、第１の実施例に係るトラッキ
ングエラー検出系の構成を示す。同図は光ディスクのト
ラッキングエラー検出に係る部分のみを示した図であ
り、それ以外のフォーカシング誤差検出系や対物レンズ
を動かすアクチュエータ、制御回路および信号処理回路
等は省略されている。また、光検出器とその後のトラッ
キングエラー検出部分以外は、従来の技術で説明した図
２１と同様である。

【００３０】すなわち、半導体レーザ等の光源１３から
発生された光は、コリメートレンズ１４を介して平行光
束になり、ビームスプリッタ１５に入射する。ビームス
プリッタ１５を透過した光は、対物レンズ１６によって
光ディスク１０の情報記録面１１上に集束され、情報ト
ラック１２上に微細な光スポットとして照射される。光
ディスク１０に照射された光は情報記録面１１で反射さ
れ、対物レンズ１６を通り、再びビームスプリッタ１５
に入射する。ビームスプリッタ１５で反射された光をフ
ァーフィールドに置かれた光検出器１７で光電変換し、
この信号から以下のようにしてトラッキングエラー、す
なわち情報トラック１２に対する光スポットの照射位置
の誤差を検出し、トラッキングエラー信号を生成する。

【００３１】本実施例においては、（２）式に示した演
算によりトラッキングエラー信号を生成する。すなわ
ち、本実施例では光検出器１７として４分割光検出器を
用い、この光検出器１７の４つの受光領域１７ｌ１，１
７ｌ２，１７ｒ１，１７ｒ２の出力信号Ｐｌ１′，Ｐｌ
２′，Ｐｒ１′，Ｐｒ２′のうち、Ｐｌ１′とＰｌ２′
を加算器２７ｌで加算し、Ｐｒ１′とＰｒ２′を加算器
２７ｒで加算する。

【００３２】そして、加算器２７ｌ，２７ｒの出力信号
をそれぞれハイパスフィルタ１８ｌ，１８ｒに通し、光
ディスク１０の半径方向の傾きや対物レンズ１６の光デ
ィスク半径方向の移動によるオフセットを含む周波数成
分を除去する。

【００３３】次に、ハイパスフィルタ１８ｌ，１８ｒの
出力信号Ｐ１，Ｐｒをそれぞれ乗算器１９１，１９ｒで
２乗して信号振幅に比例した信号成分を作り、減算器２
０で乗算器１９１，１９ｒの出力信号の差をとる。この
段階では、減算器２０の出力信号に情報再生信号の成分
が含まれているため、ローパスフィルタ２１でこの成分
を除去し、トラッキングエラー信号を得る。

【００３４】次に、本実施例におけるトラッキングエラ
ー信号の生成方法を図３〜図６を用いてさらに詳しく説
明する。図１において、光ディスク１０の情報記録面１
１上の光スポットが時間とともにマーク列の上を図３に
示すように斜めに横切りながら移動していく場合を考え
る。図３において、１２ａ〜１２ｃは複数のマーク４０
の列によって形成されている情報トラック、ｔｐは情報
トラック間隔、４１，４２は光スポット、４３はその軌
跡を示している。なお、光スポット４１は同時に図１の
各部の信号波形を示す図４〜図９の時刻ｔ＝０における
光スポット位置を表わし、同様に光スポット４２は時刻
ｔ＝−５における光スポット位置を表している。

【００３５】図１において、光検出器１７上で情報トラ
ックの方向に対応する方向（以下、単にトラック方向と
呼ぶ）に平行な分割線１７Ｙに対して、一方の側にある
受光領域１７ｌ１と１７ｌ２を第１、第２の領域Ｌ１，
Ｌ２とし、他方の側にある領域１７ｒ１と１７ｒ２を第
３、第４の領域Ｒ１，Ｒ２とし、これらの領域Ｌ１，Ｒ
１，Ｒ２，Ｌ２の出力信号をＰｌ１′，Ｐｒ１′，Ｐｒ
２′，Ｐｌ２′とし、またこれらの信号をハイパスフィ
ルタ１８ｌ，１８ｒと同じ帯域通過特性を持つフィルタ
を通した信号をＰｌ１，Ｐｒ１，Ｐｒ２，Ｐｌ２とする
と、これらは図４および図５に示す様な波形となる。

【００３６】なお、図１では加算器２７ｌ，２７ｒで加
算した後に、ハイパスフィルタ１８ｌ，１８ｒを通すよ
うにしているが、ここでは説明のためハイパスフィルタ
で処理した後で加算するモデルを用いている。このよう
に処理の順序を入れ換えても結果に変わりはないことは
明らかである。

【００３７】図５より、トラック方向に平行な分割線１
７Ｙに対して、同じ側にある２領域の出力信号（Ｐｌ１
とＰｌ２あるいはＰｒ１とＰｒ２）は、位相はずれてい
るが信号振幅はほぼ等しいことが分かる。一方、分割線
１７Ｙに対して向かい合う２領域の出力信号（Ｐｌ１と
Ｐｒ１あるいはＰｒ２とＰｌ２）は、位相は互いにほぼ
揃っているが、信号振幅のバランスは光スポットと情報
トラックの位置関係の変化によって変化する。そこで、
トラッキングエラー信号を得るには、トラック方向に平
行な分割線１７Ｙに対して互いに向かい合う２つの領域
の出力信号の信号振幅の差を検出すれば良い。

【００３８】図６に、図５の信号をもとに加算を行った
後の信号波形の例を示す。ここで、Ｐｌ＝Ｐｌ１＋Ｐｌ
２，Ｐｒ＝Ｐｒ１＋Ｐｒ２である。加算した信号波形の
信号振幅はＰｌ，Ｐｒの両者とも加算前と同様に光スポ
ットと情報トラックの位置関係の変化によって変化して
いる。そこで、それぞれを乗算器１９ｌ，１９ｒにより
２乗することで、信号振幅に比例する信号成分をつくっ
た後、減算器２０で両者の差をとり、さらに該信号成分
をローパスフィルタ２１で取り出すことで、図７に示す
ようなトラッキングエラー信号を得ることができる。

【００３９】なお、ハイパスフィルタ１８ｌ，１８ｒの
遮断周波数は、光ディスク１０に記録されている情報信
号の帯域で信号の減衰がなく、トラッキング制御の帯域
で減衰が大きくなるように決めればよい。例えば、記録
されている情報信号の変調方式が４／９変調方式
（（３，１７）ＲＬＬ：Run-Length-Limited）で、チャ
ネルクロック（基本クロック）が２８．６（ＭＨｚ）の
場合を例にとると、情報信号の最粗パターンの基本周波
数は０．８（ＭＨｚ）となる。この場合、トラッキング
制御帯域として３ｋＨｚを確保するには、ハイパスフィ
ルタ１８ｌ，１８ｒの遮断周波数は５０（ｋＨｚ）程度
でよい。また、ローパスフィルタ２１の遮断周波数は、
逆にトラッキング制御の帯域では信号の減衰がなく、情
報信号の帯域で減衰が大きくなるように決める。この例
では、ハイパスフィルタと同じ５０（ｋＨｚ）程度でよ
い。これらハイパスフィルタとローパスフィルタの遮断
周波数の設定は、以下の説明する他の実施例においても
同様でよい。

【００４０】（第２の実施例）図１０に、第２の実施例
に係るトラッキングエラー検出系およびフォーカスエラ
ー検出系の構成を示す。本実施例では、光検出器１７の
前に非点収差光学系２６が付加され、さらに加算器２７
ｆ，２７ｇ、減算器２８およびローパスフィルタ２９か
らなるフォーカスエラー検出系が追加されている点が図
１に示した実施例と異なる。このように本実施例による
と、トラッキングエラー検出系の光検出器１７を用いて
同時に非点収差法によるフォーカスエラーの検出も可能
となり、光ピックアップ全体の光学系を小型かつ低コス
トで作ることが可能になる。

【００４１】なお、本実施例においても図１に示した実
施例と同様、加算とハイパスフィルタ処理の順序を逆に
してもかまわない。（第３の実施例）図１１に、第３の実施例に係るトラッ
キングエラー検出系の構成を示す。光学系および光検出
器１７は、図１の実施例と同様である。本実施例では、
ハイパスフィルタ１８ｌ１，１８ｌ２，１８ｒ１，１８
ｒ２の出力信号Ｐｌ１，Ｐｌ２，Ｐｒ１，Ｐｒ２を時間
の関数と見たときに、次式に相当する演算を行ってトラ
ッキングエラー信号を得る。

【００４２】ＴＥＳ＝Ｐｌ１(t-d1)×Ｐｌ２(t) −Ｐｒ１(t-dr)×Ｐｒ２(t) （７）ｄ１，ｄｒ：位相合わせのための時間遅れ量ハイパスフィルタ１８ｌ１，１８ｌ２，１８ｒ１，１８
ｒ２の出力信号Ｐｌ１，Ｐｌ２，Ｐｒ１，Ｐｒ２のう
ち、Ｐｌ１とＰｌ２、Ｐｒ１とＰｒ２の位相関係を位相
の進んでいる信号（ここでは、Ｐｌ１とＰｒ１と仮定し
て説明する）の位相を位相遅れ素子２４ｌ，２４ｒによ
り遅らせることで合わせる。こうして位相を合わせた信
号を乗算器１９１と１９ｒで掛け合わせ、減算器２０、
ローパスフィルタ２１を通して誤差信号を得る。なお、
位相合わせの際にはＰｌ１とＰｌ２の位相を合わせ、Ｐ
ｒ１とＰｒ２の位相を合わせるが、位相合わせの後のＰ
ｌ１とＰｒ１の位相が一致している必要はない。また、
位相遅れ素子２４ｌ，２４ｒとハイパスフィルタ１８ｌ
１，１８ｌ２，１８ｒ１，１８ｒ２の順序は逆であって
もかまわない。位相遅れ素子２４ｌ，２４ｒとしては、
遅延素子あるいは低域通過特性を持つ移相フィルタなど
を用いることができる。

【００４３】図１に示した実施例では、加算器２７ｌ，
２７ｒで加算する前の信号の位相差が大きい場合、加算
を行う段階で信号振幅が低下してしまうため、トラッキ
ングエラー信号の振幅が小さくなり、ＳＮ比が十分とれ
なくなることがあるが、本実施例によればこの点が改善
される。

【００４４】すなわち、本実施例では４分割光検出器１
７のトラック方向に平行な分割線１７Ｙに対して同じ側
にある２領域の出力信号の最高繰り返し周波数成分の位
相を位相遅れ素子２４ｌ，２４ｒで合わせてから乗算器
１９ｌ，１９ｒで乗算を行っている。このように位相を
合わせて乗算を行うことにより、２乗演算とほぼ等価な
演算を行うことができ、トラッキングエラー信号を検出
することができる。

【００４５】図８に、Ｐｌ１とＰｌ２の位相を合わせ積
をとったものをＰｌ₂ 、Ｐｒ１とＰｒ２の位相を合わせ
て積をとったものをＰｒ₂ とし、両者の差をとって得た
トラッキングエラー信号波形の例を示す。この場合は、
第１の実施例と比べると加算を行わないため、乗算器１
９ｌ，１９ｒに入力する信号の振幅は小さいが、位相差
合わせを行うため、第１の実施例と異なり、位相差が大
きい場合にも確実にトラッキングエラーを検出すること
ができる。

【００４６】（第４の実施例）図１２に、第４の実施例
に係るトラッキングエラー検出系の構成を示す。光学系
および光検出器１７は図１の実施例と同様である。本実
施例では、４分割光検出器１７の出力信号Ｐｌ１′，Ｐ
ｌ２′，Ｐｒ１′，Ｐｒ２′信号をそれぞれハイパスフ
ィルタ１８ｌ１，１８ｌ２，１８ｒ１，１８ｒ２に通
し、その出力信号Ｐｌ１，Ｐｌ２，Ｐｒ１，Ｐｒ２のう
ちＰｌ１とＰｌ２、Ｐｒ１とＰｒ２をそのまま乗算器１
９１と１９ｒで掛け合わせ、減算器２０、ローパスフィ
ルタ２１を通してトラッキングエラー信号を得る。

【００４７】本実施例は、（１）式と同様の（４）式に
示した演算によってトラッキング信号を生成するもので
ある。本実施例においても、基本的には第１の実施例と
同様に、乗算処理を行うことで情報再生信号の信号振幅
に比例した信号成分を作り出し、減算によってトラッキ
ングエラー信号を作る。図９に、図５の信号をもとに本
実施例で生成したトラッキングエラー信号の例を示す。

【００４８】本実施例では、位相のずれた信号同士を掛
け合わせるので、位相を合わせる第３の実施例や２乗を
とる第１の実施例に比べて、得られるトラッキングエラ
ー信号の信号振幅が小さくなるが、一方でＰｌ１とＰｌ
２の位相ズレ量とＰｒ１とＰｒ２の位相ズレ量の差が、
光ビームがトラック中心から離れると大きくなる（つま
り、Ｐｌ１とＰｌ２の位相ズレ量とＰｒ１とＰｒ２の位
相ズレ量が等しくなくなる）ため、この効果を利用して
トラッキングエラー検出の利得を大きくとることができ
るという利点がある。

【００４９】（第５の実施例）図１３に、第６の実施例
に係るトラッキングエラー検出系の構成を示す。本実施
例は、トラッキングエラー検出のための演算処理にディ
ジタル論理回路を使用したものである。すなわち、光検
出器１７の４つの領域からの出力信号５１１，５１２，
５１３，５１４をハイパスフィルタ５１５，５１６，５
１７，５１８に通し、その出力信号を２値化回路５１
９，５２０，５２１，５２２でディジタル化する。２値
化回路５１９，５２０の出力信号を排他的論理和５２３
に入力し、その演算出力をローパスフィルタ５２５でア
ナログ量に変換する。

【００５０】２値化回路５２１，５２２の出力信号も同
様に、排他的論理和５２４に入力し演算出力をローパス
フィルタ５２６でアナログ量に変換する。ローパスフィ
ルタ５２５の出力信号とローパスフィルタ５２６の出力
信号を減算器５２７に入力し、その差を演算してトラッ
キングエラー信号５２８を得る。

【００５１】図１４に、図１３の構成において光ビーム
が読み出しトラック中心から外れた場合の各部の信号波
形の例を示す。光検出器１７の受光領域１７ｌ１の出力
信号５１１と受光領域１７ｌ２の出力信号５１２との位
相差は、光ビームがトラック中心から外れたため、受光
領域１７ｒ１の出力信号５１３と受光領域１７ｒ２の出
力信号５１４との位相差より大きくなっている。２値化
回路５１９，５２０の出力信号は、排他的論理和５２３
へ入力される。位相差は排他的論理和５２３の出力信号
のパルス長（デューティ比）として検出され、ローパス
フィルタ５２５でアナログ量に変換される。そして、ロ
ーパスフィルタ５２５と５２６の出力信号の差を減算器
５２７で演算してトラッキングエラー信号５２８を得
る。

【００５２】本実施例によると、第４の実施例で述べた
トラッキングエラー検出の利得が高いという効果を更に
積極的に利用し、トラッキングエラーを検出している。
すなわち、受光領域１７ｌ１と１７ｌ２の出力信号をそ
れぞれ２値化した後、排他的論理和回路に入力し、デジ
タルで演算を行ってその後ローパスフィルタを通すこと
で両者の位相差に比例した（アナログ）信号を検出す
る。受光領域１７ｒ１と１７ｒ２の出力信号についても
同様の演算を行って、両者の位相差に比例した信号を検
出する。これら２つの差をとることで、受光領域１７ｌ
１と１７ｌ２の出力信号の位相ズレ量と受光領域１７ｒ
１と１７ｒ２の出力信号の位相ズレ量の差を検出し、ト
ラッキングエラー信号を得る。このようにすることで、
第４の実施例と同様に高いトラッキングエラー検出利得
が得られる。

【００５３】（第６の実施例）図１５に、第６の実施例
に係るトラッキングエラー検出系の構成を示す。本実施
例は、（５）式に示した演算によりトラッキングエラー
を検出するものである。すなわち、本実施例では光検出
器２２として２分割光検出器を用い、この光検出器２２
の２つの受光領域２２ｌ，２２ｒの出力信号Ｐ１′，Ｐ
ｒ′をまずハイパスフィルタ１８ｌ，１８ｒに通し、光
ディスク１０の半径方向の傾きや対物レンズ１６の光デ
ィスク半径方向の移動によるオフセットを含む周波数成
分を除去する。次に、ハイパスフィルタ１８ｌ，１８ｒ
の出力信号Ｐｌ，Ｐｒをそれぞれ乗算器１９１，１９ｒ
で２乗して信号振幅に比例した信号成分を作り、減算器
２０で２つの乗算器１９１，１９ｒの出力信号の差をと
る。この段階では、減算器２０の出力信号に情報再生信
号の成分が含まれているため、この成分をローパスフィ
ルタ２１で除去し、トラッキングエラー信号を得る。

【００５４】本実施例は、実質的に図１に示した第１の
実施例と等価である。すなわち、図１５における２分割
光検出器２２の受光領域２２ｌ，２２ｒの出力信号は、
図１における加算器２７ｌ，２７ｒの出力信号と等価で
ある。

【００５５】このように本実施例によると、光学系の構
成は従来例と変わらず、トラッキングエラー検出部分の
回路構成も簡素かつ低コストに実現できる。なお、トラ
ッキングエラー信号を求める演算の中の減算とローパス
フィルタ処理は２乗演算の後にであれば良く、相互の順
序は逆でもかまわない。但し、本実施例で示した順序に
すると、ローパスフィルタが１個で済むため、回路構成
を簡単にすることができる。

【００５６】（第７の実施例）図１６に、第７の実施例
に係るトラッキングエラー検出系の構成を示す。光学系
の構成は図１５の実施例と同様である。本実施例は
（６）式に示した演算によりトラッキングエラーを検出
するものである。すなわち、本実施例においては図１１
における乗算器１９ｌ，１９ｒの代わりに絶対値演算回
路４０１，４０２を用い、これらの絶対値演算回路４０
１，４０２の出力信号の差を減算器２０でとり、これを
ローパスフィルタ２１に通してトラッキングエラー信号
を得る。

【００５７】図１７は絶対値演算回路４０１の構成例を
示したものであり、２つの演算増幅器４１１，４１２に
抵抗とダイオードを組合わせた回路により入力電圧の絶
対値を検出する公知の構成である。

【００５８】（第８の実施例）図１８に、第８の実施例
に係るトラッキングエラー検出系の構成を示す。光学系
は図１５の実施例と同様であるので、この図では省略
し、光検出器２２とそれ以降の信号検出系のみを示して
いる。本実施例では、ハイパスフィルタ１８ｌ，１８ｒ
の出力信号Ｐ１，Ｐｒを加算器３０で加算した後、２値
化回路３１で２値化した信号ＰｓをＰ１，Ｐｒのそれぞ
れに乗算器１９１，１９ｒで掛け合わせることで、Ｐ
１，Ｐｒに対してそれぞれ絶対値演算を行っている。乗
算器１９１，１９ｒに入力される信号波形の例を図１
９、図２０に示す。ここでは、２値化回路３１の出力信
号Ｐｓをゼロを中心として正の値と負の値を持つ２値信
号としているが、正の値とゼロの２値であってもかまわ
ない。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば対
物レンズの光ディスク半径方向のシフトや光ディスクの
半径方向の傾き等に伴うオフセットが小さい安定したト
ラッキングエラー信号を得ることができる。したがっ
て、このトラッキングエラー信号を用いてトラッキング
制御を行えば、トラックピッチが狭く、線記録密度が高
い光ディスクに対しても、十分に安定したトラッキング
制御が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例に係る光ディスク装置におけるト
ラッキングエラー検出系の構成を示す図

【図２】情報再生信号のスペクトルと対物レンズ移動量
のスペクトルの例を示す図

【図３】本発明によるトラッキングエラー検出原理を説
明するのための光スポットと情報マークの位置関係のモ
デルを示す図

【図４】図１における４分割光検出器の出力信号波形を
示す図

【図５】図４の信号にハイパスフィルタ処理を行った信
号波形を示す図

【図６】図５の信号に加算と２乗演算およびローパスフ
ィルタ処理を行った信号波形を示す図

【図７】第１の実施例におけるトラッキングエラー信号
波形を示す図

【図８】第３の実施例におけるトラッキングエラー信号
波形を示す図

【図９】第４の実施例におけるトラッキングエラー信号
波形を示す図

【図１０】第２の実施例に係る光ディスク装置における
トラッキングエラー検出系およびフォーカスエラー検出
系の構成を示す図

【図１１】第３の実施例に係る光ディスク装置における
トラッキングエラー検出系の構成を示す図

【図１２】第４の実施例に係る光ディスク装置における
トラッキングエラー検出系の構成を示す図

【図１３】第５の実施例に係る光ディスク装置における
トラッキングエラー検出系の構成を示す図

【図１４】第５の実施例におけるトラッキングエラー検
出原理を説明するための図

【図１５】第６の実施例に係る光ディスク装置における
トラッキングエラー検出系の構成を示す図

【図１６】第７の実施例に係る光ディスク装置における
トラッキングエラー検出系の構成を示す図

【図１７】図１６における絶対値検出回路の構成を示す
図

【図１８】第８の実施例に係る光ディスク装置における
トラッキングエラー検出系の構成を示す図

【図１９】図１８における第１の乗算器の出力信号波形
を示す図

【図２０】図１８における第２の乗算器の出力信号波形
を示す図

【図２１】従来のトラッキングエラー検出法の一例を説
明するための図

【符号の説明】

１０…光ディスク１１…情報記録面１２…情報トラック１３…光源１６…対物レンズ１７…４分割光検出器１７ｌ１…第１の受光領域Ｌ１１７ｌ２…第２の受光領域Ｌ２１７ｒ１…第３の受光領域Ｒ１１７ｒ２…第４の受光領域Ｒ２１７Ｙ…受光領域の分割線１８ｌ１，１８ｌ２，１８ｒ１，１８ｒ２…ハイパスフ
ィルタ１９ｌ，１９ｒ…乗算器２２…２分割光検出器２２Ｙ…受光領域面の分割線２１ｌ…第１の受光領域Ｌ２２ｒ…第２の受光領域Ｒ２４１，２４ｒ…位相合わせのための遅延素子あるいは
低域通過特性を持つ移相フィルタ４０１，４０２…絶対値演算回路５１５，５１６，５１７，５１８…ハイパスフィルタ５１９，５２０，５２１，５２２…２値化回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤本定也神奈川県川崎市幸区柳町70番地株式会社東芝柳町工場内 (72)発明者菅谷寿鴻神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光を情報トラックを有する光デ
ィスクの記録面に集束させて情報トラック上に光スポッ
トとして照射する光学系と、受光面が前記光ディスクの情報トラック方向に対応する
方向に沿った第１の分割線および該第１の分割線とほぼ
直交する第２の分割線により４分割された受光領域を有
し、前記光ディスクからの反射光を検出する光検出器
と、この光検出器の前記第１の分割線を境界として一方の側
にある第１、第２の受光領域との信号の組と、他方の側
にある第３、第４の受光領域の出力信号の組に対してそ
れぞれ加算処理、ハイパスフィルタ処理および乗算処理
を施した２つの信号の差を前記情報トラックに対する前
記光スポットの照射位置の誤差を示すトラッキングエラ
ー信号として生成する手段とを具備することを特徴とす
る光ディスク装置。
【請求項２】光源からの光を情報トラックを有する光デ
ィスクの記録面に集束させて情報トラック上に光スポッ
トとして照射する光学系と、受光面が前記光ディスクの情報トラック方向に対応する
方向に沿った第１の分割線および該第１の分割線とほぼ
直交する第２の分割線により４分割された受光領域を有
し、前記光ディスクからの反射光を検出する光検出器
と、この光検出器の前記第１の分割線を境界として一方の側
にある第１、第２の受光領域との信号の組と、他方の側
にある第３、第４の受光領域の出力信号の組に対してそ
れぞれハイパスフィルタ処理および乗算処理を施した２
つの信号の差を前記情報トラックに対する前記光スポッ
トの照射位置の誤差を示すトラッキングエラー信号とし
て生成する手段とを具備することを特徴とする光ディス
ク装置。
【請求項３】光源からの光を情報トラックを有する光デ
ィスクの記録面に集束させて情報トラック上に光スポッ
トとして照射する光学系と、受光面が前記光ディスクの情報トラック方向に対応する
方向に沿った第１の分割線および該第１の分割線とほぼ
直交する第２の分割線により４分割された受光領域を有
し、前記光ディスクからの反射光を検出する光検出器
と、この光検出器の前記第１の分割線を境界として一方の側
にある第１、第２の受光領域との信号の組と、他方の側
にある第３、第４の受光領域の出力信号の組に対してそ
れぞれハイパスフィルタ処理および各々の最高繰り返し
周波数成分の位相を合わせて乗算する乗算処理を施した
２つの信号の差を前記情報トラックに対する前記光スポ
ットの照射位置の誤差を示すトラッキングエラー信号と
して生成する手段とを具備することを特徴とする光ディ
スク装置。
【請求項４】光源からの光を情報トラックを有する光デ
ィスクの記録面に集束させて情報トラック上に光スポッ
トとして照射する光学系と、受光面が前記光ディスクの情報トラック方向に対応する
方向に沿った第１の分割線および該第１の分割線とほぼ
直交する第２の分割線により４分割された受光領域を有
し、前記光ディスクからの反射光を検出する光検出器
と、この光検出器の前記第１の分割線を境界として一方の側
にある第１、第２の受光領域の出力信号の組と、他方の
側にある第３、第４の受光領域の出力信号の組に対して
それぞれハイパスフィルタ処理および２値化処理の後排
他的論理和をとった２つの信号の差を前記情報トラック
に対する前記光スポットの照射位置の誤差を示すトラッ
キングエラー信号として生成する手段とを具備すること
を特徴とする光ディスク装置。
【請求項５】光源からの光を情報トラックを有する光デ
ィスクの記録面に集束させて情報トラック上に光スポッ
トとして照射する光学系と、情報トラックを有する光ディスクの情報記録面に光スポ
ットを照射する光照射手段と、受光面が前記光ディスクの情報トラック方向に対応する
方向に沿った分割線により分割された第１および第２の
受光領域を有し、前記光ディスクからの反射光を検出す
る光検出器と、この光検出器の前記第１および第２の受光領域の出力信
号に対してそれぞれハイパスフィルタ処理および２乗演
算処理を施した２つの信号に差を前記情報トラックに対
する前記光スポットの照射位置の誤差を示すトラッキン
グエラー信号として生成する手段とを具備することを特
徴とする光ディスク装置。
【請求項６】光源からの光を情報トラックを有する光デ
ィスクの記録面に集束させて情報トラック上に光スポッ
トとして照射する光学系と、情報トラックを有する光ディスクの情報記録面に光スポ
ットを照射する光照射手段と、受光面が前記光ディスクの情報トラック方向に対応する
方向に沿った分割線により分割された第１および第２の
受光領域を有し、前記光ディスクからの反射光を検出す
る光検出器と、この光検出器の前記第１および第２の受光領域の出力信
号に対してそれぞれハイパスフィルタ処理および絶対値
演算処理を施した２つの信号の差を前記情報トラックに
対する前記光スポットの照射位置の誤差を示すトラッキ
ングエラー信号として生成する手段とを具備することを
特徴とする光ディスク装置。
【請求項７】前記ハイパスフィルタ処理に、トラッキン
グ制御帯域内の信号を十分減衰させる特性を持つハイパ
スフィルタ、あるいはカットオフ周波数がほぼトラッキ
ング制御帯域以下で少なくとも前記光ディスクの回転数
の周波数成分を十分減衰させる特性を持つハイパスフィ
ルタを用いることを特徴とする請求項１ないし６のいず
れか１項に記載の光ディスク装置。