JPS6258426A - 光ビ−ム照射位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、例えば光学式ディスクに光ビームを照射す
ることによって情報信号を記録可能な光学式ディスク記
録再生装置に係り、特にディスク上の光ビームの照射位
置を検出可能とする光ビーム照射位置検出装置に関する
。

［発明の技術的背景とその問題点１ 近時、光ビームによって情報信号の記録及び再生を可能
とする種々の光学式ディスクの記録再生方式が開発され
ている。その方式の一つとして、光学式ディスクの信号
記録面上にトラッキング用案内溝を複数の同心円あるい
は螺旋状に形成しておき、情報信号に応じて点滅あるい
は変化する光ビームを上記ディスクの案内溝上に照射し
て、その案内溝上に情報信号に応じた記録ビット（深さ
０．１ｇ程度の穴）あるいは化学変化部（記録層の化学
変化により反射率の異なる部分）でなる信号列を形成す
ることにより、情報信号を記録する方式が考えられてい
る。

ところで、上記のようにディスクに情報信号を記録する
場合、光ビームを目的とする記録溝上に照射するために
、ディスクの信号記録面上の光ビームの照射位置をなる
べく正確に検出する必要がある。この場合、例えばＣＤ
（コンパクトディスク）方式にもみられるように、既記
緑部分の情報信号にはそれが記録されているディスク上
の位置を表わす情報を含むようにした方式では光ビーム
で信号列をトレースして情報信号を読取れば、光ビーム
がディスク上のどの位置にあるかを容易に検出すること
ができる。しかしながら、未記録部分または既記緑部分
でも記録情報内に記録位置を表わす情報を含まないよう
にした方式の場合、何の位置情報も得られないため、光
ビームの照射位置を正確に検出することは極めて困難で
ある。

このような問題を改善するために、従来では第５図及び
第６図にそれぞれ示すような光ビーム照射位置検出装置
が考えられている。まず、第５図に示す装置について説
明すると、ａは光学式ディスク、ｂはディスクモータ、
Ｃはピックアップ、ｄは送りモータで、ピックアップＣ
は送りモータｄによってディスクａの半径方向に移動可
能となされている。このピックアップＣには摺動子ｅが
取付けられている。この摺動子ｅは、ピックアップＣの
移動に伴って、位置検出部ｆを構成しディスクａの半径
方向に延在された抵抗体Ｑ上を摺動するようになされて
いる。上記抵抗体Ｑには電圧子Ｅが印加されている。こ
のため、上記摺動子ｅからピックアップＣの移動位置に
対応した電圧■を取出すことができる。この電圧■は光
ビーム照射位置に対応するものである。

次に、第６図に示す装置について説明するが、第５図と
同一部分には同一符号を付して示し、ここでは異なる部
分について述べる。すなわち、上記ピックアップＣには
位置検出用の例えばフォトトランジスタ等の発光素子り
が取付けられており、その照射方向にはフォトダイオー
ド等の受光素子を多数ディスク半径方向に配列させた受
光部１が設けられている。この受光８ＩＸｉの各受光素
子出力はそれぞれパラレルに信号処理回路ｊに導出され
る。この信号処理回路ｊは受光部１の出力信号から上記
発光素子りの光ビームが受光部ｉのどの位置に照射され
ているかを検出するもので、その検出データはディスク
ａの信号記録面上の光ビーム照射位置に対応する。

ところが、第５図に示したような装置では、摺動子ｅが
抵抗体Ｑに接触しているため、ピックアップ送り機構に
負担がかかり、高速にピックアップを送ることができな
くなる。また、抵抗体ｇの摩耗によって経年変化をまぬ
がれない。一方、第６図に示した装置では、発光素子を
ピックアップに新たに設けなければならず、その発光素
子の駆動回路が必要となる等の欠点がある。

さらに、上記２つの装置は、上記光ビームを発生してデ
ィスクの信号記録面に照射する光学式ピックアップ自体
の位置を検出することにより、光ビームの照射している
位置を判断しようとするものであるが、これでは検出精
度が悪いばかりでなく、上記案内溝の中心とディスクの
回転中心とが異なるいわゆる偏心があると、ディスク回
転の中心に対する絶対的な位置は検出できるものの、案
内溝の中心に対する相対的な位置を検出できないため、
例えば光ビームを目的とする案内溝へ移動させることが
できない。

［発明の目的］ この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
、ディスクの案内溝あるいは信号列の偏゛心による誤差
がなく、極めて正確に光ビームの照射位置を検出するこ
とのできる光ビーム照射位置検出装置を提供することを
目的とする。

［発明の概要］ すなわち、この発明に係る光ビーム照射位置検出装置は
、信号記録面上に形成されたトラッキング用案内溝ある
いは情報信号に応じた反射率の異なる信号列と同一の中
心を持つリング状の光透過制御部を形成してなるディス
クと、このディスクの半径方向に移動しながら前記情報
信号に応じて変化する光ビームを前記案内溝に照射して
情報信号を前記ディスクに記録するあるいは前記ディス
クの半径方向に移動しながら前記ディスクに所定波長の
光ビームを照射し前記信号列によって変化を受けた光ビ
ームの反射光を受光することにより前記ディスクに記録
された情報信号を読取るピックアップと、前記ディスク
の一方面側の光透過制御部付近に光を照射する光源と、
前記ディスクの他方面側の前記光源と対向する位置であ
りかつ前記ピックアップの移動方向にその移動範囲に渡
って同サイズの複数個の受光素子を配置してなる受光部
と、前記ピックアップで発生される光ビームの一部を前
記受光部に照射するビーム照射手段と、前記受光部の各
受光素子の出力レベル状態を検知して前記光源からの光
照射位置及び前記ピックアップからの光ビーム照射位置
の各中心を求めその中心間の距離を算出することにより
前記ディスクの光透過制御部に対して相対的な光ビーム
照射位置を算出する位置算出手段とを具備したことを特
徴とするものである。

［発明の実施例］ 以下、第１図乃至第４図を参照してこの発明の一実施例
を説明する。但し、第１図乃至第４図において、同一部
分には同一符号を付して示し、ここではそれぞれ異なる
部分についてのみ述べる。

第１図はその構成を示すもので、図中符号１１はディス
クである。このディスク１１は半透明な樹脂でドーナツ
状に形成されたもので、その図中下側の面には図示しな
いがトラッキング用案内溝が内周から外周にかけて螺旋
状に形成されている。さらに、この案内溝より内周には
案内溝と同一の中心を持つリング状の光透過部１１１が
形成されている。このディスク１１はディスクモータ１
２によって所定速度で回転される。

また、ディスク１１の図中下部には光学式ピックアップ
１３が設けられている。この光学式ピックアップ１３は
、情報記録時において、記録すべき情報信号に応じて点
滅あるいは変化する光ビームＡを上記ディスク１１の案
内溝上に照射することにより、そこに情報信号に対応し
た記録ビットあるいは化学変化部なる信号列を形成する
。また、情報再生時において、ディスク１１の信号列上
に光ビームＡを照射し、その信号列によって変化を受け
た反射光を受光することによって、ディスク１１に記録
されている情報信号を読み出すものである。

このピックアップ１３は図示しないフォーカスサーボ回
路及びトラッキングサーボ回路にによって制御される。

すなわち、これらのサーボ回路はピックアップ１３の出
力信号から上記光ビームＡの焦点ずれに対応したフォー
カスエラー信号及び光ビームの案内溝に対する位置ずれ
に対応したトラッキングエラー信号を生成し、各エラー
信号に基づいて上記ピックアップ１３の対物レンズ（図
示せず）をディスク１１の信号記録面垂直方向及び半径
方向に移動制御して、常に光ビームＡの焦点をディスク
１１の信号記録面上に合わせ、この光ビームＡを案内溝
上あるいは信号列上に照射させるフォーカスサーボ及び
トラッキングサーボを施すものである。さらに、上記ピ
ックアップ１３は送りモータ１４によってトラッキング
サーボに追従してディスク１１の半径方向に移動可能と
なされており、また強制的に移動させることもできるよ
うになっている。

また、上記ディスク１１の光透過部１１１の図中下部に
はディスク１１の半径方向に長い光［１５が設けられて
いる。この光源１５は光ビームＢを発生し、この光ビー
ムＢを上記光透過部１１１を通して受光部１６に照射す
るものである。この受光部１６はディスク１１の図中上
部の上記光源１５と対向する位置と共に、上記ピックア
ップ１３の移動範囲に対向する領域に渡って、同一の幅
を有する複数個の受光素子（例えばフォトダイオード）
をディスク１１の半径方向に配置させたものである。一
方、上記ピックアップ１３から照射された光ビームＡは
ディスク１１の信号記録面に当たって一部反射され、上
述したようにピックアップ１３に戻って信号再生に供さ
れるが、その一部はディスク１１を透過して上記受光部
１６に照射される。

上記受光８Ｉ１１６の各受光素子で充電変換されたパラ
レルデ〜りはそれぞれ位置検出回路１９のヘッドアンプ
−１８で光が照射されている部分のデータが′１”、そ
れ以外のデータが“°Ｏ”となるように調整された後、
シフトレジスタ１９に供給される。

こののシフトレジスタ１９はそれぞれパラレル入力シリ
アル出力型であり、クロックパルス発生回路２０からの
クロックパルスＣＰを入力する毎に順次受光素子からの
データをディスク中心側からシリアルデータ化して出力
するものである。このシフトレジスタ１９から出力され
るシリアルデータは立上がりエツジ検出回路２１及び立
下がりエツジ検出回路２２に供給される。上記立上がり
エツジ検出回路２１は入力信号の立上がりを検出してト
リガパルスを発生するもので、このトリガパルスは第１
０カウンタ２３に供給される。また、上記立下がりエツ
ジ検出回路２２は入力信号の立下がりを検出してトリガ
パルスを発生するもので、このトリガパルスは第２のカ
ウンタ２４に供給される。これら第１及び第２のカウン
タ２３．２４はそれぞれ最初にトリガパルスを入力した
時点からクロックパルス発生回路２０からのクロックパ
ルスＣＰをカウントし、次のトリがパルスを入力した時
点でのカウント値を出力するもので、各カウント値はそ
れぞれ第１及び第２の除算器２５．２６に供給される。

これらの第１及び第２の除算器２５．２６はそれぞれ上
記カウント値の１／２を算出するもので、その演算値は
それぞれ加算器２７に供給され、加算される。この加算
器２７の出力は光ビーム照射位置に対応した位置データ
として取出される。

上記のような構成において、以下第２図を参照してその
動作原理について説明する。

第２図（ａ）において、信号Ｘの２つのピーク点ｍ、ｎ
間隔２を求める場合を考える。まず、上記信号Ｘに対し
、ある所定レベルＹが横切る点をａ、ｂ、Ｃ，ｄとする
と、次式が成立する。

β−ｎ−ｍ 〜　　−＝　　　＋　　　− ここで、信号Ｘのピークカーブがそれぞれ左右対称であ
るならば、 となる。つまり、光ビームＡ、Ｂがそれぞれ上記受光部
１６の複数個の受光素子に渡って照射されるとき、上記
原理を用いれば各光ビーム照射位置間の正確な距離を求
めることができる。

すなわち、上記受光部１６に対して光ビームＡ。

Ｂがそれぞれ第３図（ａ）に示すように照射されている
ものとすると、各受光素子出力は等価的に同図（ｂ）に
示すようになってシフトレジスタ１９に送られる。ここ
で、同図（Ｃ）に示すようなりロックパルスＣＰによっ
てシフトレジスタ１９中のシリアルデータを走査すると
、同図（ｄ）に示すような２つのパルスが得られる。

一方、上記第１及び第２のカウンタ２３．２４では、入
力クロックパルスＣＰから同図（ｄ）に示すようなロー
ドパルスを生成し、このロードパルス発生時にカウント
値をリセットするようになされている。このロードパル
ス発生タイミングは上記シフトレジスタ１９のディスク
中心側データ取出し時に設定されている。

上記りＯツクパルスＣＰによってシフトレジスタ１９か
ら出力されるシリアルデータ信号が立上がりエツジ検出
回路２１及び立下がりエツジ検出回路２２に供給される
と、立上がりエツジ検出回路２１からは同図（ｆ）に示
すように入力信号の立上がりエツジに同期した２つのパ
ルスが出力され、立下がりエツジ検出回路２２からは同
図（ｇ）に示すように入力信号の立下がりエツジに同期
した２つのパルスが出力される。ここで、上記立上がり
エツジ検出回路２１から出力される２つのパルスの発生
位置をそれぞれａ、Ｃとし、上記立下がりエツジ検出回
路２２から出力される２つのパルスの発生位置をそれぞ
れす、ｄとする。

上記各エツジ検出回路２１．２２の出力はそれぞれ第１
及び第２のカウンタ２３．２４に供給される。第１のカ
ウンタ２３は最初のパルス入力でカウントを開始し、次
のパルス入力でカウント値を出力する。

これによって、ａ、Ｃ間の距離Ｃ−ａが求まる。

第２のカウンタ２４も同様に最初のパルス入力でカウン
トを開始し、次のパルス入力でカウント値を出力する。

これによって、ｂ、６間の距離ｄ−ｂが求まる。各カウ
ンタ２３．２４から出力される各カウント値はそれぞれ
第１及び第２の除算器２５．２６で１／２に演算処理さ
れる。これは１ビツトシフトによって簡単に行なうこと
ができる。これら第１及び第２の除算器２５．２６の演
算処理結果は加算器２７によって加算処理される。つま
り、この加算結果は、（１）式の演算結果であり、受光
部１６上の光ビームＡ、Ｂの中心間の距離２に相当する
。この距離λはディスク１１の光透孔部１１１及び光ビ
ームＡの照射位置間の距離に等しい。

ここで、上記ディスク１１の案内溝あるいは信号列に偏
心があるとするとピックアップ１３から照射される光ビ
ームＡはその偏心に応じてディスク１１の半径方向に動
くため、受光部１６に対する照射位置も移動する。とこ
ろが、上記案内溝あるいは信号列の中心と光透過部１１
１の中心とは一致しているため、受光部１６に対する光
ビームＢの照射位置もディスク偏心に応じて変化する。

このため、受光部１６に対する各光ビームＡ、Ｂの照射
位置間の距離はディスク偏心によらず一定である。つま
り、加算器２７から構成される装置データにもディスク
偏心による誤差成分は含まれない。

したがって、上記のように構成した光ビーム照射位置検
出装置を用いれば、ディスク偏心による誤差を除去する
ことができるばかりでなく、各光ビームが受光部に複数
個の受光素子にまたがって照射されていても、その中心
間の距離を求めることができるので、極めて正確な光ビ
ーム照射位置を検出することができる。さらに、上記第
１及び第２の受光部の受光素子数を多くすることにより
、より一層正確な位置情報を得ることができる。

尚、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、
例えば第４図に示すように、上記受光部１６をピックア
ップ１３の移動方向に沿って配置させ、この受光部１６
にピックアップ１３から光ビームＡの一部Ａ′を取出し
て照射させ、また光源１５をディスク１１の図中上側に
設け、この光源１５からの光ビームＢをディスク１１の
光透孔部１１１を介して上記受光部１６に照射させるよ
うにしても上記実施例と同様にディスク１１に対する光
ビームＢの照射位置を検出することができる。この構成
はディスク１１の光透過率が低い場合に大変有効である
。

以上の実施例では、受光部１６の各受光素子としてフォ
トダイオードを用いて説明したが、ＣＯＤあるいはアモ
ルファスシリコン密着センサ等の多画素イメージセンサ
を用いれば、より一層分解能を上げることができる。ま
た、ＰＳＤのような非分割形の受光素子を用いて構成す
れば、光ビームが照射している案内溝あるいは信号列ま
で判別することも可能である。

［発明の効果〕 以上詳述したようにこの発明によれば、ディスクの案内
溝あるいは信号列の偏心による誤差がなく、極めて正確
に光ビームの照射位置を検出することのできる光ビーム
照射位置検出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る光ビーム照射位置検出装置の一
実施例を示す構成図、第２図は同実施例の動作原理を説
明するための波形図、第３図は同実施例の動作を説明す
るためのタイミング図、第４図はこの発明に係る他の実
施例を示す構成図、第５図及び第６図はそれぞれ従来の
光ビーム照射位置検出装置を示す構成図である。 １１・・・ディスク１１１・・・光透過部、１２・・・
デ、イスクモータ、１３・・・ピックアップ、１４・・
・送りモータ、１５・・・光源、１６・・・受光部、１
７・・・位置検出回路、１８・・・ヘッドアンプ、１９
・・・シフトレジスタ、２０・・・クロックパルス発生
回路、２１・・・立上がりエツジ検出回路、２２・・・
立下がりエツジ検出回路、２３．２４・・・カウンタ、
２５、２６・・・除算器、２１・・・加算器。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 ら　　　　　　　　　　　ｉ 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 信号記録面上に形成されたトラッキング用案内溝あるい
   は情報信号に応じた反射率の異なる信号列と同一の中心
   を持つリング状の光透過制御部を形成してなるディスク
   と、このディスクの半径方向に移動しながら前記情報信
   号に応じて変化する光ビームを前記案内溝に照射して情
   報信号を前記ディスクに記録するあるいは前記ディスク
   の半径方向に移動しながら前記ディスクに所定波長の光
   ビームを照射し前記信号列によつて変化を受けた光ビー
   ムの反射光を受光することにより前記ディスクに記録さ
   れた情報信号を読取るピックアップと、前記ディスクの
   一方面側の光透過制御部付近に光を照射する光源と、前
   記ディスクの他方面側の前記光源と対向する位置であり
   かつ前記ピックアップの移動方向にその移動範囲に渡つ
   て同サイズの複数個の受光素子を配置してなる受光部と
   、前記ピックアップで発生される光ビームの一部を前記
   受光部に照射するビーム照射手段と、前記受光部の各受
   光素子の出力レベル状態を検知して前記光源からの光照
   射位置及び前記ピックアップからの光ビーム照射位置の
   各中心を求めその中心間の距離を算出することにより前
   記ディスクの光透過制御部に対して相対的な光ビーム照
   射位置を算出する位置算出手段とを具備したことを特徴
   とする光ビーム照射位置検出装置。