JPS5827889B2 - サ−ボ回路のル−プ利得調整回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はサーボ回路のループ利得調整回路に係り、特に
ビデオディスクのトラ゛ノキング検出部の利得の変化を
一定値に調整することにより、設定されたループ利得で
特にトラッキングサーボ回路せによる再生状態の相違を
緩和し得るループ利得調整回路を提供することを目的と
する。

映像信号や音声信号が断続する無数のビットにより螺旋
状又は同心円状トランクを形成して記録されているビデ
オディスクやオーディオディスク（以下これらを総称し
てディスクという）を再生する装置においては、走査子
を情報トラックに正確にトレースさせるために、トラッ
キングサーボ回路その他必要によりフォーカスサーボ等
の種々のサーボ回路が設けられていることは周知の通り
である。

し７５）シて、このサーボ回路のループ利得はディスク
のビット形状等に標準化が図られていないこと等に起因
してディスクと再生装置の組み合せによって変化する。

例えば、ディスクの既記録情報信号を光ビームの光強度
変化により検出再生する光学式再生装置において、ディ
スクの偏芯に応答し、読取スポットをビット上に制御す
るトラッキングサーボ回路のループ利得は、制御回路の
利得と、ガルバノミラ−等のサーボ素子の利得と、更に
ディスクのビット形状によるトラッキング誤差検出利得
から成り立っており、前二者は初期設定により利得値の
変化はないが、誤差検出利得はディスクのビット形状と
読取スポットとの相互関係により利得が形成されるため
、使用レンズにより形成されるスポット径、光強度分布
、ディスクのピント形状等の標準化の度合いでこの利得
値がディスクと再生装置の絹合せで変化する。

実際、レンズの開口数の差はもとより各種収差補正の差
に基づいてスポ゛ノドの光強度分布に差が生じる。

またディスクについても力′タテ４フフ時のプロセスの
差、例えば感光剤の厚みによってビットの深さの調整が
されているものと、レーザー光の強度と感光剤の感度で
決定されるビット形状のものとでは回折の作用が異なり
、検出利得の差を引き起こす。

また感光は光の強度と照射時間とによるから、ディスク
の内周と外周とでは記録用光ビームとディスクとの相対
線速度が異なり、よって（照射時間／面積）の比が異な
るため、ディスク半径に応じてビームパワーが一様に変
化するようにする所謂ラジアスコンペンが働かされてい
ないと溝の不揃いを生ずる。

また、再生装置のビームパワーが温度、電源電圧で変化
するとごれも上記検出利得の変動の要因となる。

トラッキングサーボ回路によるディスク半径方向の読取
スポットのトラッキングずれの許容１直は、走査すべき
情報トランクとは隣接するトランクからのクロストーク
が許容値内に抑えられる誤差として±０．１μｍと定め
られており、このためディスクの生産時の偏芯、トラン
ク歪のバラツキ値から必要なループ利得が決定される。

これによって決定されるループ利得はかなりの値となり
、サーボ素子の特性が２次共振や不要な首振り運動につ
いて完全な特性をもったものでないと利得余裕が十分と
れない場合が生じる。

しかして、ループ利得の中で生産時に決定できないトラ
ッキング誤差検出利得についてはかなりのバラ′ツキを
もち、従来は上記の多少の利得余裕ではカバーできずに
発振を生じる場合があった。

本発明はこれらの不安定性の対策としてトラッキング検
出信号とサーボ駆動増幅器間に利得調整部を設けてルー
プ利得を調整し、回路とサーボ素子で初期に決定したル
ープ利得で安定なサーボ動作を行ないうるようにしたも
のであり、以下図面と共にその一実施例について説明す
る。

第１図は本発明回路の一実施例のブロック系統図、第２
図はディスク面上のビットと読取りスポットの関係の一
例を示す。

第１図において、Ｄｌ。Ｄ２は夫々検出ホトタイオード
で、第２図ＫＴ、 。

Ｔ、／で示すトラッキングビームの反射光（又は透過光
）を受光し、これを光電変換しその光強度に応じた信号
を出力する。

ここで、ディスク面に照射されるスポ′ノドについて説
明するに、レーザーチューブから出射されたレーザービ
ームは回折格子により０次、±１次の回折光とされ、こ
の３つの回折光が拡大レンズによって結像されてできた
３つのスポットが読取レンズで縮少されてディスク面上
に再結像せしめられて第２図にＴ、、Ｔ’Ｓで示す如き
３つのスポットを形成する。

Ｏ次回折光による光強度が最強のスポ゛ノドＳはトラン
ク（トラックピッチを第２図にＰで示す）上を移動し、
トランク方向にビットで形成された位相情報を読みとり
、画像信号を再生する。

また±１次回折光で形成されたスポツｌ−Ｔ、、Ｔ、’
は、スポットＳの前後に配置されトラックの右側及び左
側を夫々走査するよう配置され、トラックに２５係程度
重なった状態とされる。

通常、Ｔ、、Ｔ、’、Ｓのスポット径は１μｍ程度であ
り、トランクのピンチは１．６μｍである。

また３つのスポットの間隔は１５μｍ程度である。

信号読取スポットＳはトランク走査方向に形成された高
周波の位相構造を読みとるが、トラ゛ノキング用スポ゛
ノドＴ、 、Ｔ、’はトランク走査方向と直交する半径
方向の位相格子の変化を読みとる。

トラッキング用スポットＴ、 、 Ｔ、 ’がピントと
ビットとの間にある場合は完全反則であり、反射強度が
最大である。

またＴ、、Ｔ、’がビットの並んでいる真上を走査する
場合、その反射光の平均強度は理想的には５０％と半分
に下がる。

これらの中間部分をＴ、 、 Ｔ、 ’が走査するとき
は反射光の平均強度がその位置に応じて１００％と５０
％の間でなだらかな変化を示す。

トラッキング用スポットＴ、、Ｔ、’が第２図示の如く
トランクを両側から挾んでいると、Ｔ１゜Ｔ、／の位置
ずれに対する光強度変化の位相は逆位相となる。

従って、ホトダイオードＤ、、Ｄ２の出力電気信号を第
１図に１で示す差動増幅器に夫々印加することにより得
られる差動出力は、第３図に示す如く、スポツＩ−８の
トラック中心からのずれＸに応じて極性が異なるトラッ
キング誤差電圧ｅとなる。

各トラ゛ツク毎にトランク中心に対するずれの゛幅圧は
同じ形となり、トラック間に逆傾斜を有するものとなる
。

前記トラッキング誤差検出利得は、第３図示の曲線の傾
斜むによって定まる。

この値はビットｘ の幅、ピントの形状、スポットの光強度分布等により決
定される。

前述したように、この利得はバラツキが生じやすく生産
時の設定値から上下することがあり得る。

さて、差動増幅器１の出力ドラッキング誤差電圧は、第
１図中後述する利得可変部２を経て増幅器３により増幅
された後、駆動増幅器４に供船され、ここでループの特
性を安定にするための位相調整が施される。

この位相調整は進み位相回路、又は比例増幅器と微分増
幅器とからなる回路等で行なわれるが、説明の便宜上、
駆動増幅器４のブロック中に含ませてこれらを図示する
のは省略した。

この駆動増幅器４の出力によりサーボ素子の一例として
のガルバノミラ−（回転自在のミラーを内蔵したガルバ
ノメータ）５が駆動され、ビームに角度を与えてディス
ク半径方向に３つのスポットの位置を変化させ、スポッ
トＳが常にトランク中心を追跡走査するように動作する
。

ここで、ガルバノミラ−５の駆動は電磁力が電流によっ
て生じていることに基づき電流制御駆動され、ガルバノ
ミラ−５のインタ゛クタンスによる位相遅れも同時に補
償している。

カ／Ｌ／バノミラ−５はミラーのイナーシャと保持バネ
による共振を有する２次系の応答特性であり、共振の振
幅はダンピング定数で規定される。

特性が良好なものは入力電流に対する回転角の振幅の周
波数特性は、高周波数領域では１２ｄＢ／。

。１の傾斜となるが、構造的に追加の共振を示すものが
ある。

それは特にミラーの支持が片持支持の構造のものに多く
両端支持の構造のものには少ない。

それは両端を支持している場合は回転軸が定まっており
、回転運動のみ行なうように強制されるのに対し、片持
支持の場合は、ミラーのダイナミックバランスの不均衡
により回転運動と共に回転軸が若干移動する首振り運動
を生じるからであり、高周波領域で所謂２次共振を示す
。

第１図示のトラッキングサーボ回路の開ループ伝達特性
を調べると、第４図に示す如く、ガルバノミラ−５の伝
達特性とループ利得がＯｄＢを横切る付近の位相余裕を
改善するために設けられた位相補正回路による高域利得
の上昇が加わったもので、低周波数ではＯｄＢ／。

ｃｔであり周波数が高くなるにつれて１２ｄＢ／。

。ｔｌそして６ｄＢ／。。１、最終的には１２ ｄＢ／
。

。ｔの傾斜を示す。第４図でＯｄＢより上の利得が改善
度である。

通常、サーボ回路は安定性の点からＯｄＢ交点での位相
遅れが１８００からどれ位置れているかで位相余裕を示
し、また位相遅れが１８００になったときに利得がどの
程度負になっているかでゲイン余裕をみて、その値が夫
々４００〜６００゜１０ｄＢ〜２０ ｄＢが望ましいと
されている。

しかし、本サーボループにおいてはそれ程の余裕のある
構成はかなりの特性が良好のサーボ素子や増幅器を用い
ないと困難である。

特に２次共振を含む場合はそのピーク点で位相余裕を見
るためループ利得力積］１限される。

従って、位相余裕、ゲイン余裕を十分にとると必要なル
ープ利得が得られないことになり、追従の範囲が狭くな
ってしまう。

そのため、利得余裕が少なくなって使用する場合が多い
。

このような状態で検出系でループ利得が変化すると発振
が生じやすい。

本発明は上記のような周知のトラッキングサーボ回路に
おいて、設定されたループ利得で動作させるために、デ
ィスクとスポットによって形成されるトラッキング検出
部の利得の変化を一定値にコントロールする部分（第１
図中、利得可変部２、帯域増幅器６、整流回路７及び発
振器８）を設はディスクと再生装置の組み合せによって
生ずる場合がある発振をなくすようにしたものである。

従って、トラッキング検出部号を一定レベルに保つ所謂
自動利得制御（ＡＧＣ）動作を行なうのであるが、この
検出信号はサーボがロックインしていない場合はその最
大レベルが明確に出てくるが、ロックインした場合は残
留誤差成分のみで通常の信号の分野で使われるバースト
信号や同期信号、あるいはバイロフト信号のレベルとい
うような基準となるものがなくなってしまう。

従って、バイロフト信号をトラッキング制御に用いてデ
ィスクとの線速度に応じてレベルにＡＧＣをかけるよう
な方式はとれない。

そこで、本発明回路は検出系の利得がどの程度であるか
を知るために、３点スポットによるトランキング方式の
他に従来トラッキングサーボとして提案されている単一
の読取ビーム揺動（ウオツプリング）方式のように、ト
ランク上をスポットがある周波数で揺動（蛇行）するよ
うに構成し、瞬時的なトラッキング誤差信号中この揺動
周液数成分から利得を求めるようにしたものである。

すなわち、サーボ回路のロックイン時、発振器８より駆
動増幅器４に数に’、Ｈｚの発振出力を印加し、ガルバ
ノミラ−５を変位させてビームスポットＴ、、Ｔ、’、
Ｓをトラック中心かられざと左右に揺れ動かせる。

その値はトラックピ゛ノチ１．６μｍでスポット径が１
μｍ程度であるから、はぼ０．１μｍ以下程度の微少な
範囲である。

その結果、トランキング誤差電圧にはこの揺動周波数と
同じ周波数のうねり検出信号が現われる。

そこで、本実施例はビーム揺動による周波数成分を帯域
増幅器６により増幅器３の出力信号中から分離Ｐ波し、
整流回路７で直流分に変換してレベル検出し、これを利
得可変部２に負帰還させる構成をとっている。

もし、スポットとビット形状の相互関係で検出利得が増
加した場合、帯域増幅器６を通過するビーム揺動周波数
の検出レベルが高くなり、利得可変部２で利得を低下さ
せて全体的なトラッキングサーボループの利得を一定に
保つ。

本実施例の帯域増幅器６は演算増幅器を用いた能動フィ
ルタで簡単に構成でき、また利得可変部２は接合型の電
界効果トランジスタを用いてそのゲート電圧の制御でそ
のドレイン・ソース間抵抗を変化させ、利得を可変させ
ることができる。

正規の利得値を知るための構成は以上のようであるが、
ビームの揺動（蛇行）という現象は、サーボループの発
振という現象でも生じるものである。

前述の２次共振を含むサーボ素子はその点で利得が高く
なっているために発振しやすくなっており、通常のサー
ボ素子では余裕のある利得構成であっても発振が起るこ
とがある。

これは本来望ましい現象ではないが、ディスク再生信号
がＦＭ波であってビーム揺動によるそのレベル変動をリ
ミッタで除去でき、カラー信号の色バンディングに悪影
響を及ぼしたり、ト加ンプアウト補償器の検出に作用し
ない限り、一応許容されるものであり、この場合は特に
発振器を設けなくても２次共振周波数でビーム揺動が生
じ、これを用いて利得調整を行なうこともできる。

以上のようにトラッキング検出部の利得を監視し一定値
に制御する構成を設けることにより、全ループの利得が
一定値になり制釧］系の安定性を増加することができる
。

また２次共振により利得余裕が少なくなっているサーボ
系では、トラッキング検出利得が設定値以上に高くなり
、一層犬なる発振となって再生ＦＭ信号レベルに犬なる
ＡＭ成分を生じ、ドロップアウト補償器の作用やカラー
プロセス系に色バンディングの悪影響を及ぼすこと等を
抑圧することができる。

なお、ビームの揺動は例えば再生するディスクを変える
毎にそのディスクの再生開始時のみ一定期間だけ行なっ
てその後はその設定値でトラ゛ノキング１ノーーボ回路
を動作するようにしてもよい。

また本発明は光学式再生装置に限らず、針案内溝が形成
されていないディスクの既記録情報信号を走査針により
再生する装置にも実施適用し得るものである。

上述の如く、本発明になるサーボ回路のループ利得調整
回路は、情報信号が幾例学的形状変化によるトランクを
形成ｊ〜で記録されている記録媒体上を相対的に走査す
る走査子の上記トラックに対する位置ずれに応じた誤差
信号を生威し、この誤差信号を駆動部へ供船１〜てこの
駆動部により上記位置ずれが最小となるように前記走査
子をトランク幅方向へ変位せしめるよ・う動作するトラ
ッキングサーボ回路のループ利得を調整する回路であっ
て、前記走査子をトランクの幅方向に一定周波数で微小
に揺動する手段と、この揺動による一定周波数成分を含
む上記誤差信号のレベルを利の信号に応じて可変制御し
て前記駆動部へ供紬する可変利得部と、この可変利得部
の出力信号中から上記揺動により生ずる周波数成分を１
波するフィルタ回路と、このフィルタ回路により１波さ
れた上記揺動により生ずる周波数成分に基づいて可変利
得部の出力信号中の前記周波数成分が略一定レベルにな
るように前記可変利得部の利得を可変制のする手段とよ
り構成したしたため、上記サーボ回路のループ利得を一
定値に保つことができ、従って記録媒体の標準化が不十
分な場合でもサーボ回路を常に安定に動作させることが
でき、２次共振等不完全な性能を有するサーボ素子を用
いても信号再生に不都合な現象を増大させることなく一
定値に保って該サーボ素子を使用することができ、これ
らより記録媒体の幾何学的形状の読取部品の仕様の厳し
さをある程度緩オロさせることができ、更には２次共振
により余裕がなくなっているサーボＩＬ−！Ｊ路ではル
ープ利得が設定値以上に高くなり、層太なる発振となっ
て再生ＦＭ（ｇ号しベルに犬なるＡＭ成分を生じ、ト加
ツブアウト補償器の作用ヤカラープロセス系の色バンデ
ィング等の悪影響を及ぼすが、これらを抑圧することが
できる等の数々の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明回路の一実施例のブロック系統図、第２
図はディスク「ｌ１ｌｌｊにのビ′ノドと読取スポット
との関係の一例を示す図、第３図は第２図承の♂耐叉ス
ポットを使用した場合の第１図はトランキング誤差電圧
対スポットのトランク中心からのずれとの関係を示す図
、第４図は第１図示の開ループ振幅伝達％性を示す図で
ある。 １・差動増幅器、２・・・利得可変部、４・・・駆動槽
＠器、５・・・ガルバノミラ−６・・・帯域増幅器、７
・・・整流回路、８・・・発振器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 情報信号が幾何学的形状変化によるトランクを形成
   して記録されている記録媒体上を相対的に走査する走査
   子の上記トランクに対する位置ずれに応じた誤差信号を
   生威し、該誤差信号を駆動部へ供給して該駆動部により
   上記位置ずれが最小となるように該走査子をトランク幅
   方向へ変位せしめるよう動作するトラッキングサーボ回
   路のループ利得を調整する回路であって、該走査子を、
   Ｊｌ−ランクの幅方向に一定周波数で微小に揺動する手
   段と、該揺動による一定周波数成分を含む上記誤差信号
   のレベルを訓（財）信号に応じて可変器Ｔｈ］して該１
   駆動部へ供給する可変利得部と、該可変利得部の出力信
   号中から上記揺動により生ずる周波数成分をρ波するフ
   ィルタ回路と、該フィルタ回路により１波された上記揺
   動により生ずる周波数成分に基づいて該可変利得部の出
   力信号中の該周波数成分が略一定レベルになるように該
   可変利得部の利得を可変Ｎ？ＩＪ商］する手段とより構
   成したことを特徴とするサーボ回路のループ利得調整回
   路。