JP2579763B2 - トラツキング制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、レーザ等の光束を情報が記録された情報ト
ラックに追従させるための装置で、特にビデオディスク
やデータファイル等の円盤状記録媒体（以下、ディスク
と略す）や、カード状媒体に情報を記録，再生する装置
のトラック追従制御装置（以下、トラッキングサーボと
略す）に関するものである。

（従来の技術） 従来のこのような装置におけるトラッキングサーボの
構成を第６図に示す。

同図において、１はディスクであり、1.5μｍ〜2.5μ
ｍ程度のトラックピッチで、同心円またはスパイラル状
の情報ピット列または凹凸状で区別されたプリグループ
と呼ばれるトラックを有している。２はディスクモータ
であり、ディスク１を回転させ、情報の記録再生を精度
よく安定に行なうために、高精度に回転制御されてい
る。３は情報を記録再生するためのレーザやその他の光
学部品により、ディスクの記録面上にレーザを導く入射
光学系と、ディスクよりの反射光を情報検出器まで導く
反射光学系とを備えるヘッドである。ヘッド３上にはレ
ーザ光４を集光させる対物レンズ５と、対物レンズ５を
トラックと直交方向に動かすためのトラッキングコイル
６、および反射光よりトラッキング信号を検出するため
のトラッキングディテクタ７を備えている。その他、記
録面上にレーザスポットを追従させるためのフォーカス
コイルやフォーカスディテクタが一般的に搭載される。
また、トラッキングディテクタは方式により形状が異な
るが、ここではファーフィールド法で用いられる２分割
されたディテクタについて説明する。ヘッド３はリニア
モータ８やその他の送り機構により、ディスクの半径方
向に移動できる構成となっている。トラッキングディテ
クタ７上に導かれた反射光による信号は、差動アンプ９
によりトラックとレーザスポットの相対位置情報をもつ
トラッキング信号となり、必要に応じてAGC10や位相補
償回路11,スイッチ12,トラッキング駆動回路13を経由し
て、トラッキングコイル６に供給することにより、レー
ザスポットを所望のトラックに追従させるトラッキング
サーボ系を構成している。また、14はトラッキングディ
テクタ７の信号を加算し、反射光量を検出する加算回路
であり、AGC10の検出信号として利用され、光量変化や
ディスクの反射率変化が発生しても、トラッキングのル
ープゲインが一定となるよう動作し、安定性の向上を図
るためのものである。また、トラッキング駆動回路13の
入力点Ａまたは駆動信号を用いて、ローパスフィルタ等
の位相補償回路15,送り駆動回路16を経由して、リニア
モータ８等の送り駆動手段に入力され、ディスクの全周
にわたり、安定にトラックを追従するトラッキングサー
ボ系を構成している。

次に、ファーフィールド法のトラッキング信号の検出
原理について第７図に基づいて説明する。同図におい
て、ａ段に情報トラックとビームスポットの相対位置関
係が、（１）ないし（５）に示すように、トラックの左
から右へ横切った場合の模式図を示す。このときの第６
図で示されるトラッキングディテクタ７上のトラックに
よる一次回折光の光強度分布は、ｂ段で示されるよう
に、トラック上にビームが位置する（３）を境にして左
右の光度が変化し、また、（１），（５）のように、ト
ラック間にビームが位置するときも左右の光強度分布が
バランスする。この光強度の変化をトラッキングディテ
クタ７で電気信号に変換したのち、差動アンプ９に供給
することにより、ｃ段で示す正弦波状のトラッキング信
号が得られる。このような信号は、第６図におけるトラ
ッキングサーボ系のスイッチ12が開いているときに観測
される信号であり、スイッチ12が閉じられ、ループが安
定に動作しているときは、ｃ段で示す（３）の点を中心
に僅かに変動するDC信号となる。

上記の他にも、３ビーム法や位相差法等検出方式は異
なっても、前記情報トラックとビームスポットの位置関
係と、トラッキング信号の関係は同様のものであるた
め、説明を省略する。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のトラッキングサーボを有する光学式記録再生装
置で使用するディスクやカードにおいては、その成形精
度や装置の精度の限界により、トラックピッチ1.5μｍ
〜2.5μｍの数十倍ないし数百倍のオフトラックを発生
する。このオフトラック量は、ディスクにおいては、主
にディスクの回転中心とトラックの中心がずれる偏心に
起因し、その他のトラック形状の歪や外部からの振動等
も影響しているが、以下偏心を中心に説明する。

本発明に係るトラッキング制御装置は、この偏心によ
り対物レンズと目標とするトラックの相対位置がずれる
ため、上記の構成により、両者の相対位置変動が0.1μ
ｍ以下になるように、対物レンズを偏心に追従させるた
めの制御手段であるが、上記のように大きな偏心がある
ため、トラッキングサーボが動作する前のトラッキング
信号は、第８図に示すように、非常に周波数が高い部分
と比較的周波数の低い部分が、ディスクの回転周期の1/
2の周期で発生する状態となり、トラッキングサーボ系
の応答周波数より高い周波数のところで、第８図に示す
Ｂ点等スイッチを閉じても応答できず、トラッキングサ
ーボ系が引き込めない場合や、そのトラッキング信号に
より駆動回路が飽和し、所望の特性が得られず、不安定
になる欠点があった。これに対し、従来においても次に
示すような対策が提案されている。

（１）偏心メモリにより、ループがOFFのときも対物レ
ンズとトラックの相対位置を一定量に抑える。（特開昭
56−7247号） （２）正弦波メモリを有し、ディスクの偏心に近い振幅
と位相をディジタル的に演算した信号により、対物レン
ズとトラックの相対位置を一定量に抑える。（特開昭62
−16249号他） （３）情報信号のエンベロープとトラッキング信号の位
相比較を行ない、比較出力の極性が変化したときにレー
プを閉じることにより、トラッキング信号の周波数が低
くなったところでトラッキングサーボの引き込みを行な
う。（特公昭60−51173号） しかし、このような手段では、（１）の場合は起動時
にはトラッキングが不動作のため偏心メモリもセットさ
れていないため、引き込みに対する限界偏心量が低く、
また、ディスクの内周と外周では偏心の形状が異なるた
め、効果が一定でない。（２）の場合も内外周の差や偏
心形状が２次高調波を含む場合、効果が一定しない。ま
た、（３）の場合はトラッキングの周波数が低くなるま
で待ち時間が発生し、アクセスの時間や精度を下げてし
まう欠点があった。さらに、（１），（２）の場合はオ
ープンループであるため、ディスクのすべりによる偏心
位相の変動や外部振動等環境に対応しにくく、構成が複
雑になる欠点があった。

本発明の目的は、従来の欠点を解消し、トラッキング
サーボがOFFのときに、対物レンズとトラックとの相対
速度を略一定に保り、トラッキングの引き込みをどのよ
うなタイミングにおいても安定に作用し、さらに、自動
的にトラックの横切り方向が変化したことを検出するた
め、記録媒体の種類による特性や外部振動等の環境変化
にも対応して、実に安定なトラッキング引き込み動作を
実現するトラッキング制御装置を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 本発明のトラッキング制御装置は、情報トラックと光
ビームの相対位置を検出するトラッキング検出手段と、
このトラッキング検出手段の出力により情報トラックに
光ビームを追従させるためのトラッキング制御手段と、
トラッキング駆動手段と、トラッキング検出手段と制御
手段を開閉するスイッチ手段と、トラッキング検出手段
の出力のトラック横切り信号を周波数−電圧変換するF/
V手段と、このF/V手段の出力レベルの大小を判定する第
１のF/Vレベル判定手段と、F/V手段の極性を切り替える
極性切り替え手段とを有し、スイッチ手段が開かれてい
る際に、F/V手段の出力を極性切り替え手段を介して、
トラッキング制御手段中、F/V手段の出力によりトラッ
キング駆動手段を駆動する加算点に加算すると共に、第
１のF/Vレベル判定手段の出力によって切り替え手段を
制御することにより、光ビームと情報トラックの相対横
切り速度が略一定となるようトラッキング制御手段を制
御するものである。また、情報トラックが円盤状媒体に
記録されている場合、レベル判定手段の出力を円盤状媒
体の回転周期の1/2より短い時間保持する保持手段を介
して極性切り替え手段を制御するものである。また、ト
ラッキング制御手段をトラックと直交する方向に送り制
御手段と、この送り制御手段の速度を検出する速度検出
手段と、この速度検出手段の出力レベルの大小を判定す
る第２のレベル判定手段を備え、F/V手段をトラッキン
グ制御手段に加算するに際し、第２のレベル判定手段に
より開閉される第２のスイッチ手段を介して加算するも
のである。また、F/V手段のレベルを判定する第２のF/V
レベル判定手段を有し、トラッキング制御手段に加算す
るに際し、第２のF/Vレベル判定手段の出力により開閉
される第３のスイッチ手段を介したのち加算するもので
ある。また、第３のスイッチ手段は、第２のF/Vレベル
判定手段の絶対値が高い場合、オフされるものであり、
さらに、第1,第２のF/Vレベル判定手段にかわりトラッ
ク横切り信号の周期または周波数を判定する第1,第２の
周波数判定手段を具えたものである。

（作 用） 本発明は、上記構成により、トラッキングサーボがOF
Fのときに対物レンズとトラックとの相対速度を略一定
に保ち、トラッキングの引き込みをどのようなタイミン
グにおいても安定に行なわせるよう作用する。さらに、
自動的にトラック横切り方向が変化したことを検出する
ため、記録媒体の種類による特性や外部振動等の環境変
化にも対応して、常に安定なトラッキング引き込み動作
を実現することができる。

（実施例） 本発明の実施例を第１図ないし第５図に基づいて説明
する。同図において、第６図に示した従来例と同一部分
については同一番号を付し、一部その説明を省略する。

第１図は本発明のトラッキング制御装置のブロック図
である。同図において、17はF/V回路であり、上記のト
ラック横切り信号をパルス化して周波数−電圧変換し、
極性切替回路18,スイッチ19を経由して、トラッキング
サーボループ内の加算回路20に加算される。極性切替回
路18は第１のF/Vレベル判定手段21によって制御され、F
/V回路17の出力レベルが一定値を超える毎に極性指示回
路22の出力が変化し、F/V回路17の出力の周波数対電圧
の関係を反転するものである。例えば、周波数が高くな
るとき、0Vからプラス側の電圧となるものを0Vからマイ
ナス側の電圧になるように、極性指示回路22の出力によ
って切り替える。具体的には、極性指示回路22はフリッ
プフロップ、極性切替回路18はオペアンプとアナログス
イッチ等により構成することができる。このようにF/V
回路の出力極性を切り替える理由は、偏心によりトラッ
クと対物レンズの横切る方向がディスクの回転周期の約
1/2毎に変化するためであり、その方向が変化したこと
により、F/V回路17の出力が大きくなることを利用し
て、第１のF/Vレベル判定手段21,極性指示回路22によ
り、F/V回路17の出力がトラックと対物レンズの相対速
度を略一定に保つように極性切替回路18を介してループ
内に加算され、速度制御ループを構成している。この効
果を図示したのが第２図（ｂ）であり、c,c′点でトラ
ック横切り方向が変化し、一時的に周期が短くなる現象
が現われるが、全体的にトラック横切り周波数が低くな
るため、トラッキングサーボの引き込みが極めて安定な
ものとなる。

次に、偏心によるトラック横切り方向がディスク回転
周期の約1/2毎に変化することに着目し、ノイズや外乱
の影響により極性指示回路22の出力が不安定にならない
よう工夫した第２の実施例を第３図に示す。同図におい
て、23はトラック横切り周波数の周期を判定する周期判
定回路であり、モノマルチやゲート回路により構成さ
れ、トラック横切り周波数が一定の周期より短くなった
ことを検出し、極性指示回路22に入力される。このと
き、保持回路24はその周期があまり短くならないように
制御するため、前回のパルスから次のパルスまでの時間
をディスクモータの回転周期の約1/2の間、周期判定回
路23の出力を禁止する機能をもっている。このことによ
り、周期判定回路23が外乱等により誤検出されたときに
おいても、F/V回路17の出力によるトラック横切り周波
数の速度制御が安定に働き、トラッキングの引き込みの
安定性を確保することができる。

また、F/V回路17の動作は、トラック横切り周波数が
必然的に高くなるアクセス動作において、逆に安定性を
低下させる可能性があるため、その対策を考慮した実施
例を第４図および第５図に示す。

第４図において、25は速度検出器であり、リニアモー
タ８の速度を検出し、比例した電圧を発生するセンサー
である。26は速度レベル判定回路であり、ヘッド３が一
定の速度以上で動いていることを検出するための手段で
あり、スイッチコントロール回路27に入力され、既定の
速度以上となったときは、スイッチ19をオープンにして
速度制御ループをOFFにするよう動作する。

第５図における第２のF/Vレベル判定手段28も同様の
目的で挿入されたものであり、一定時間以上F/V回路17
の出力が高すぎたり、低すぎたりした場合には、すなわ
ち出力の絶対値が高い場合には、スイッチ19をOFFにす
るよう動作するものである。また、第１図の第１のF/V
レベル判定手段21を第３図の周期判定回路23に置き換え
たように、第５図においても第２のF/Vレベル判定手段2
8を周期判定回路に置き換え電圧で判定する代わりに、
周期の長短あるいは周波数の高低で判定することも可能
である。

この他にも、装置全体をコントロールするマイコン等
のコントロール手段により、スイッチ12,19の操作によ
り同様の効果を得ることができ、構成を一層簡略化する
ことができる。

（発明の効果） 本発明によれば、トラッキング制御装置において、ト
ラッキング信号のF/V手段と、そのレベルを判定するF/V
レベル判定手段、およびF/Vレベル判定手段の出力によ
り制御されるF/V手段の極性切り替え手段を備えるとい
う極めて簡単な方法により、トラッキングサーボが引き
込む前の対物レンズとトラックとの相対速度をほぼ一定
にし、トラッキングサーボの引き込みを時間待ちや外乱
等の影響を受けることなく、極めて安定に、速やかに行
なうことができる。

さらに、本発明のトラッキング制御装置においては、
トラック上の信号の状態等に左右されず、同一回路内の
状態変化により極性判定を行なっているため、構成が極
めて簡単であり、記録媒体の材質にも無関係であり、そ
の実用上の効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図，第３図，第４図および第５図は本発明の一実施
例によるトラッキング制御装置のブロック図、第２図は
本発明によるトラッキング信号図、第６図は従来のトラ
ッキング制御装置のブロック図、第７図はトラッキング
信号検出原理図、第８図はトラッキング信号図である。 １……ディスク、２……ディスクモータ、３……ヘッ
ド、４……レーザ光、５……対物レンズ、６……トラッ
キングコイル、７……トラッキングディテクタ、８……
リニアモータ、９……差動アンプ、10……AGC、11,15…
…位相補償回路、12,19……スイッチ、13……トラッキ
ング駆動回路、14,20……加算回路、16……送り駆動回
路、17……F/V回路、18……極性切替回路、21……第１
のF/Vレベル判定手段、22……極性指示回路、23……周
期判定回路、24……保持回路、25……速度検出器、26…
…速度レベル判定手段、27……スイッチコントロール回
路、28……第２のF/Vレベル判定手段。

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】情報トラックと光ビームの相対位置を検出
   するトラッキング検出手段と、前記トラッキング検出手
   段の出力により前記情報トラックに光ビームを追従させ
   るためのトラッキング制御手段と、トラッキング駆動手
   段と、前記トラッキング検出手段と制御手段を開閉する
   スイッチ手段と、前記トラッキング検出手段の出力のト
   ラック横切り信号を周波数−電圧変換するF/V手段と、
   前記F/V手段の出力レベルの大小を判定する第１のF/Vレ
   ベル判定手段と、前記F/V手段の極性を切り替える極性
   切り替え手段とを有し、前記スイッチ手段が開かれてい
   る際に、前記F/V手段の出力を極性切り替え手段を介し
   て、前記トラッキング制御手段中、前記F/V手段の出力
   によりトラッキング駆動手段を駆動する加算点に加算す
   ると共に、前記第１のF/Vレベル判定手段の出力によっ
   て前記切り替え手段を制御することにより、前記光ビー
   ムと情報トラックの相対横切り速度が略一定となるよう
   前記トラッキング制御手段を制御することを特徴とする
   トラッキング制御装置。
2. 【請求項２】情報トラックが円盤状媒体に記録されてい
   る場合、レベル判定手段の出力を前記円盤状媒体の回転
   周期の1/2より短い時間保持する保持手段を介して極性
   切り替え手段を制御することを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項記載のトラッキング制御装置。
3. 【請求項３】トラッキング制御手段をトラックと直交す
   る方向に送り制御手段と、前記送り制御手段の速度を検
   出する速度検出手段と、前記速度検出手段の出力レベル
   の大小を判定する第２のレベル判定手段を備え、F/V手
   段をトラッキング制御手段に加算するに際し、前記第２
   のレベル判定手段により開閉される第２のスイッチ手段
   を介して加算することを特徴とする特許請求の範囲第
   （１）項または第（２）項記載のトラッキング制御装
   置。
4. 【請求項４】F/V手段のレベルを判定する第２のF/Vレベ
   ル判定手段を有し、トラッキング制御手段に加算するに
   際し、前記第２のF/Vレベル判定手段の出力により開閉
   される第３のスイッチ手段を介したのち加算することを
   特徴とする特許請求の範囲第（１）項または第（２）項
   記載のトラッキング制御装置。
5. 【請求項５】前記第３のスイッチ手段は、第２のF/Vレ
   ベル判定手段の絶対値が高い場合、オフされることを特
   徴とする特許請求の範囲第（４）項に記載のトラッキン
   グ制御装置。
6. 【請求項６】第1,第２のF/Vレベル判定手段にかわり、
   トラック横切り信号の周期または周波数を判定する第1,
   第２の周期判定手段であることを特徴とする特許請求の
   範囲第（１）項ないし第（５）項のいずれか１項に記載
   のトラッキング制御装置。