JP2629201B2 - 光ディスク装置 - Google Patents

光ディスク装置

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JP2629201B2 JP62238663A JP23866387A JP2629201B2 JP 2629201 B2 JP2629201 B2 JP 2629201B2 JP 62238663 A JP62238663 A JP 62238663A JP 23866387 A JP23866387 A JP 23866387A JP 2629201 B2 JP2629201 B2 JP 2629201B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光ディスクに情報を記録し、又は読み出
すことができるような光デディスク装置のサーボ回路に
対して、適正なサーボ利得を与える際に有用な光ディス
ク装置にかかわり、特に光ディスク装置の自動利得サー
ボ回路に関するものである。
〔発明の概要〕
本発明の光ディスク装置は、光ディスクに照射される
光ビームの光量でパルス幅が変調されるPWM信号を形成
し、このPWM信号のパルスデューティーによってスイッ
チングされるフィードバック回路によってサーボ回路の
増幅利得が可変とされるように構成されているため、高
価なAGCアンプを使用することなくサーボ利得を適正な
値に定めることができると同時に、スイッチング方式に
よる利得制御によって引き起されるノイズの発生や、サ
ーボ特性の劣化をなくすることができるようにしたもの
である。
〔従来の技術〕
光ディスクのトラックに情報を記録し、又はこの情報
を読み出すことができる光ディスク記録再生装置は、レ
ーザ光源を使用することによってきわめて狭いトラック
に光ビームを照射することにより、大容量の情報を記録
し、再生することが可能になるが、回転している光ディ
スクのトラックに光ビームを確実に照射するために、少
なくとも高い応答性を備えているトラッキングサーボ装
置及びフォーカスサーボ装置が必要になる。
これらのサーボ装置は、通常、光ディスクから反射さ
れた光を分割されている受光面によって検出し、トラッ
キングエラー信号や、フォーカスエラー信号を検出して
光学ヘッドのアクチュエータにフィードバックするサー
ボ回路によって構築される。
このようなフィードバックサーボ回路は、適正なサー
ボ帯域とサーボ利得を有する伝達回路によって構成され
ているが、光ディスク装置において、特に、再生、記
録、消去が可能とされる装置では、光ディスクに照射さ
れるビームの光量が、記録、再生、及び消去時に異なっ
た値に制御されるため、反射光から検出されるサーボエ
ラー信号の検出レベルも異なった値になり、適正なサー
ボ特性を与えるためには、まず、一巡のループ利得が照
射ビーム光量にかかわらず常に一定となるようなサーボ
回路が必要になる。
第4図は光ディスクからの反射光量が変化したときで
も、光学ヘッドのアクチュエータに供給されるトラッキ
ングエラー信号、又はフォーカスエラー信号のレベルが
一定となるようにした自動利得サーボ回路を示したもの
で、1は反射光を検出する分割受光面A,B,C,Dを有する
ディテクタ、2はディテクタ1からの信号を演算してト
ラッキングエラー信号et及びフォーカスエラー信号ef
形成する演算回路で、ディテクタ1の受光量に対応する
信号(以下プルイン信号Pinという)は分割受光面A,B,
C,Dの和信号として出力する。
3は前記プルイン信号Pin、トラッキングエラー信号e
t、フォーカスエラー信号efを同時に断続するスイッチS
1,S2,S3を備えているスイッチング回路、4A,4B,4Cは
スイッチング出力をスムージングするためのフィルタで
通常は抵抗R、及びコンデンサCからなるローパスフィ
ルタで構成されている。
5Aは一方の端子に基準の電圧Erが入力されている減算回
路、5B,5Cはトラッキングサーボ信号Et、及びフォーカ
スサーボ信号Efを出力するバッファアンプである。
6は比較回路を示し、一方の入力端には比較電圧とし
て三角波信号発生回路7からコンデンサCを介して三角
波信号esが入力され、前記減算回路5Aの出力と比較さ
れ、その大小によってHレベル及びLレベルの信号を出
力し、前記スイッチング回路3の制御電圧として供給さ
れるように構成されている。
上記した第4図の自動利得サーボ回路は、トラッキン
グサーボ信号Et、及びフォーカスサーボ信号Efをディテ
クタ1の光量変化にかかわらず一定にすることができる
もので、以下、この点について説明する。
光ディスク装置を記録モードにするためにレーザ光源
のパワーを高くすると、ディテクタ1の受光量が増加
し、プルイン信号Pinが増加すると共に、検出されたト
ラッキングエラー信号et、フォーカスエラー信号efのレ
ベルも増加する。プルイン信号Pinの増加は減算回路5A
の出力を増大することになるが、第5図の波形図に示さ
れているように、この出力信号epが増加すると三角波信
号esと比較されている比較回路6の出力パルスPmのパル
ス幅が狭くなり、この出力パルスPmによってオン・オフ
制御されているスイッチ回路3のスイッチS1がオフとな
っている期間が増大する。
そのため、ローパスフィルタ4Aで平均化された減算回
路5Aの入力信号は小さくなり、このスイッチング制御に
よって減算回路5Aの入力信号が基準電圧Erと等しくなる
ようにコントロールされる。
したがって、プルイン信号Pinが基準電圧Erより小さ
いときは、出力パルスPmのパルス幅はRLに示すように広
くなり、プルイン信号Pinが基準電圧Erより大きいとき
は出力パルスPmのパルス幅はRHで示されるように狭くな
り、出力パルスPmはディテクタ1の受光量、すなわち、
レーザ光源のパワーに比例してパルス幅が変化するPWM
(Pulse Width Modulation)信号となる。
ところで、このPWM信号によって、検出されたトラッ
キングエラー信号et、及びフォーカスエラー信号efもス
イッチS2,S3によって同時にオン・オン制御されている
から、それぞれローパスフィルタ4B,4Cによって平均化
され、バッファアンプ5B,5Cを介して取り出されるトラ
ッキングサーボ信号Et、及びフォーカスサーボ信号Ef
レベルは、プルイン信号Pinが変化したときも常に一定
のレベルになり、このサーボ信号Et及びEfが供給されて
いるサーボ回路は、その一巡伝達特性がレーザ光量に関
係なく一定であり、安定なサーボ回路とすることができ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述したように、本出願人が先に提案した自動利得サ
ーボ回路は、スイッチング制御方式によってサーボ回路
の利得調整を簡単な回路構成で、特別な調整手段を加え
ることなく行うことができるが、サーボエラー信号系回
路にスイッチ(S2,S3)が介入されているため、このス
イッチングによるノイズがサーボ回路に混入するという
問題がある。
さらに、スイッチングノイズを抑圧するために、ロー
パスフィルタ4A〜4Cのカットオフ周波数を低くすると、
ローパスフィルタの位相おくれ特性によって、サーボ帯
域の低い周波数領域で位相廻りが顕著になり、サーボ回
路の位相余裕が小さくなって安定性をかくことになる。
〔問題点を解決するための手段」 本発明の光ディスク装置に採用されている自動利得サ
ーボ回路は、かかる問題点を解消することを目的として
なされたもので、サーボ回路の利得を調整する可変増幅
器のフィードバック回路にスイッチングにより利得調整
を行なう手段を設け、前記利得調整手段にディテクタの
受光量に対応してパルス幅が変化するPWM信号を供給す
るような回路を設ける。
〔作用〕
可変増幅器のフィードバック回路に利得調整用のスイ
ッチング制御回路が設けられているため、スイッチング
ノイズが直接、信号回路系に混入することを防止し、か
つ、スイッチング制御によって引き起されるサーボ回路
の伝達特性の劣化も改善することができる。
〔実施例〕
第1図は、本発明の光ディスク装置に適用されている
自動利得サーボ回路のブロック図を示したもので、1は
前述したように光ディスクからの反射光を検出するディ
テクタ、2はディテクタ1によって検出された反射光か
らプルイン信号Pin、トラッキングエラー信号et、フォ
ーカスエラー信号efを出力する演算回路である。
この演算回路2は前記ディテクタ1の分割受光面A,B,
C,Dから出力される信号の和を演算することによって、
プルイン信号(受光量)を検出し、(A+D)−(B+
C)を演算することによりフォーカスエラー信号efを検
出する。
又、トラッキングエラー信号etは、例えば(A+C)
−(B+D)を演算することによって検出することがで
きるが、このトラッキングエラー信号etは3スポット法
によって検出されるものでもよい。
プルイン信号Pinは一点鎖線で囲ったPWM信号発生手段
10に入力される。
このPWM信号発生手段10は減算回路11、増幅器12、フ
ィルタ回路13、フィードバック回路14、比較回路15、PW
M変調回路16より構成され、PWM変調回路16から出力され
るPWM信号によって前記フィードバック回路のフィード
バック量K(0<K<1)が制御されるように構成され
ている。
なお、このPWM信号発生手段10から出力されるPWM信号
は制御ライン17を介して減算回路11A,11B、増幅器12A,1
2B、フィルタ回路13A,13B、フィードバック回路14A,14B
によって構成されているトラッキングエラーサーボ回路
20、及びフォーカスエラーサーボ回路30にも供給され、
これらのサーボ回路20,30の伝達利得をコントロールす
るように構成されている。
フィードバック回路14,14A,14Bは後述する実施例の回
路によって具体化されているように、フィードバック信
号をオン・オフ制御するスイッチにより帰還率Kを変化
し、その信号を均一化するフィルタ回路(周波数特性
β)により構成されている。
以下、上記回路ブロックによってトラッキングサーボ
回路20及びフォーカスサーボ回路30の伝達特性が、プル
イン信号の振幅値、つまり、光ディスクの照射光量の変
化に対して一定のトラッキングサーボ信号Et及びフォー
カスサーボ信号Efをサーボ機構のアクチュエータに供給
するように利得が調整されることを説明する。
プルイン信号Pinの入力端Aの信号E1とフィルタ回路1
3の出力端Bの信号E2の伝達関数は、増幅器12の利得を
A、フィルタ13の伝達特性をβ、フィードバック回路14
の帰還量をKβとすると、 比較回路15の目標値Cの電圧Ecと前記フィルタ回路13
の出力端の信号E2が等しくなるようにフィードバック回
路14の帰還率KがPWM信号によってコントロールされる
と、 したがって、 一方、トラッキングサーボ回路20の入力端と出力端の
伝達関数GAt/Btは、第(1)式と同様に、 前記第(3)式のKを第(4)式に代入すると したがってトラッキングサーボ回路20に入力されてい
るトラッキングエラー信号etと、このトラッキングサー
ボ回路20の出力であるトラッキングサーボ信号Etは、 GBt/At=Et/etより、 Et=et・Ec/E1 …(7) となり、トラッキングサーボ信号Etはディテクタの受
光量を示すプルイン信号PinのレベルE1で割られた値に
なる。
プルイン信号のレベルE1の変化とトラッキングエラー
信号etのレベル変化は通常比例関係にあるから、トラッ
キングサーボ信号Etは目標値Ecのレベルによって常に一
定値に保持されることになる。
又、同様にフォーカスサーボ回路30においても、フォ
ーカスサーボ信号Efは Ef=ef・Ec/E1 …(8) となり、プルイン信号のレベルE1が変化し、フォーカ
スエラー信号efのレベルも比例して変化したときも常に
一定のレベルのフォーカスサーボ信号Efが得られること
になる。
上記したように、本発明の回路構成によると、サーボ
回路20,30の増幅器12A,12Bのゲインは、トラッキングサ
ーボ信号Et、及びフォーカスサーボ信号Efが常に一定の
レベルとなるように制御され、このような制御はフィー
ドバック回路14A,14Bのスイッチング制御によって行な
われため、スイッチングノイズが直接、サーボ回路に混
入しないようにすることができる。
又、スイッチングによってオン・オフ制御されている
サーボ信号をスムージングするフィルタ回路13(ローパ
スフィルタ)の周波数特性βは、第(7)式、第(8)
式にみられるようにサーボ回路の伝達特性に影響を与え
ないため、任意のカットオフ周波数を持ったフィルタ特
性とすることができ、又、サーボ回路の位相余裕を劣化
させることもないという優れた効果がある。
第2図は、本発明の光ディスク装置の自動利得サーボ
回路をさらに具体的に構成した回路図を示したものであ
る。
この図でA10,A20,A30はスイッチSWの切替えによっ
て、プルイン信号Pin、トラッキングエラー信号et、フ
ォーカスエラー信号efのレベルを同時に減衰(1/5)さ
せるためのアンプを示し、大幅な光量変化があるときに
制御されるものである。A11,A21,A31はフィードバッ
ク回路β11,β12,β13と共に可変増幅器を構成するア
ンプを示し、フィードバック回路β11,β21,β31には
帰還抵抗r3,r4とPWM信号によって同時にオン・オフ制
御されるスイッチS1,S2,S3が設けられている。そし
て、このスイッチS1,S2,S3,の開閉期間によって帰還
率Kが定まる。
C1,R1はスイッチグによる帰還量のスムージングを行
なうローパスフィルタを形成し、このローパスフィルタ
と同一の時定数C2,R2からなるローパスフィルタF11,F
21,F31が可変増幅器の出力側に設けられている。
A12は一方の入力側に基準電圧Erが抵抗r7,r8、r9
介して供給されている減算回路、A22,A32はそれぞれト
ラッキングサーボ信号Et及びフォーカスサーボ信号Ef
出力するバッファアンプを示す。
減算回路A12の出力は比較器A13の一方の入力に供給さ
れ、比較器A13の他方の入力にはアンプA14による三角波
信号発生器SGの出力が供給されている。
三角波信号発生器はよく知られているように抵抗r10
による正帰還回路と、時定数r11,C11によって三角波信
号の自励発振回路とされているものである。
比較器A13の出力は前述したように減算回路A12の出力
epのレベルと三角波信号esのレベルを比較し、例えば第
3図(a)(b)(c)の波形図にみられるように、ep
<esの場合はHレベル、ep>esの場合はLレベルとなる
PWM信号を出力する。したがって、減算回路A12の出力ep
が小さいときは第3図(a)、出力epが大きいときは、
第3図(c)示すようなパルス幅T2のPWM信号を出力す
る。
このPWM信号によって前記フィードバック回路β11
β21,β31のスイッチS1,S2,S3がオン・オフ制御され
ることになる。そしてこのオン・オフ制御によって帰還
率Kが設定され、増幅器A11,A21,A31のフィードバッ
ク量FBSが制御される。
フィードバック量FBSは抵抗R1及びコンデンサC1によっ
て平均化されるが、この時定数C1,R1によって増幅器A
11(A21,A31)の周波数特性は高域側が強調されること
になる。
そのため、増幅器A11(A21、A31)の出力側に同一の
時定数からなるローパスフィルタF11(F21,F31)がス
ムージング回路として使用されていても、このローパス
フィルタの周波数特性(C2R2)がフィードバック回路の
時定数C1,R1によって相殺され、サーボ特性の位相余裕
が小さくなることを防止する。
なお、上記実施例は、トラッキング及びフォーカスサ
ーボの両方について記載したが、特に、ビームパワーに
対して大きい影響を持つ一方のサーボ回路のみに利得調
整が行われるようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の光ディスクに適用され
る自動利得サーボ回路は、スイッチング制御方式を採用
することによって回路構成を簡易化すると共に、スイッ
チングノイズが直接サーボ回路の信号系に混入しないと
いう効果がある。
又、スムージング用のローパスフィルタが使用される
ときでも、サーボ特性の劣化をなくすることができると
いう利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光ディスク装置に採用される自動利得
サーボ回路のブロック図、第2図は図1の具体的な回路
例を示す回路図、第3図(a)〜(c)はPWM制御の動
作を説明するための波形図、第4図は先行技術を示すサ
ーボ回路のブロック図、第5図は第4図の主要部の波形
図である。 図中、1はディテクタ、2は演算回路、10はPWM信号発
生回路、12は増幅器、14,14A,14Bはフィードバック回
路、16はPWM変調回路、20はトラッキングサーボ回路、3
0はフォーカスサーボ回路を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光ディスクに照射された光ビームの反射光
    を検出するディテクタと、前記ディテクタの検出信号か
    らプルイン信号及びサーボエラー信号を形成する演算回
    路と、前記プルイン信号の大きさに対応してパルス幅が
    変調されたPWM信号を出力するPWM信号発生手段と、前記
    サーボエラー信号が入力される増幅器のフィードバック
    回路を前記PWM信号によって断続させることにより、そ
    の帰還量を平均的に変化させて増幅器を制御する可変増
    幅手段とを有し、前記増幅器から出力されるサーボエラ
    ー信号が一定のレベルとなるように前記可変増幅手段で
    制御し、ローパスフィルタを介してサーボ機構のアクチ
    ュエータに供給するサーボ回路とを備えていることを特
    徴とする光ディスク装置。
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