JP2780185B2

JP2780185B2 - フォーカスサーチ方法

Info

Publication number: JP2780185B2
Application number: JP1050516A
Authority: JP
Inventors: 英則中村; 彰南; 茂知柳; 繁良田中
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-03-02
Filing date: 1989-03-02
Publication date: 1998-07-30
Anticipated expiration: 2013-07-30
Also published as: JPH02230516A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕光ディスク装置の光学系における最適フォーカス点の
サーチに関し、クロストークの混入による影響を回避しフォーカスサ
ーチの精度を向上することを目的とし、ディジタルオフセット値をアナログ量に変換してフォ
ーカス誤差信号に加えるDA変換器と、トラック誤差信号
の正側ピーク振幅値を検出し保持するピーク検出回路
と、該ピーク検出回路の出力をディジタル値に変換する
AD変換器と、前記DA変換器に与えるディジタルオフセッ
ト値を階段状に変化させその際の前記AD変換器からの入
力値を記憶し該入力値の最大となるオフセット値を求め
るプロセッサと、を備え、トラックサーボをオンとし、
一つのトラックから外側の隣接トラックに移すキックバ
ックを行わせ、該キックバック時のトラック誤差信号の
振幅が最大となるオフセット値をもってジャストフォー
カス点として設定するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光ディスク装置の光学系におけるフォーカス
サーチに関する。

光ディスク装置においては、フォーカスサーボ系でレ
ーザ光の焦点を光ディスクの光記録媒体面に合わせなが
ら、トラックサーボ系でレーザ光が所定のグルーブ上を
追尾するように制御する。各サーボ系の回路上のオフセ
ットは、電源投入時等の初期化時に取り除いてある。し
かし、この階段で回路のゼロ点と実際の光学系のゼロ点
（ジャストフォーカス点）が一致していることは限らな
い。そこで、フォーカスサーボ回路の動作基準点が光学
系のゼロ点となるよう調整する作業が必要がある。

〔従来の技術〕

光ディスク装置においては、レーザ光を正しく光記録
媒体面に焦点を結ばせ、正しく所定のトラックに追尾さ
せるために、フォーカスサーボおよびトラックサーボの
二つのサーボ系を備えている。

第７図は、光ディスク装置の光学系の要部構成例を示
す図である。

半導体レーザ１から発射された光はコリメータレンズ
２によって平行光とされ、偏光ビームスプリッタ３およ
び1/4波長板４を通過して、対物レンズ５により光ディ
スク記録媒体６の面に集光される。対物レンズ５は図示
されていないアクチュエータによって焦点調整およびト
ラック方向の駆動が行われる。光ディスク記録媒体６か
らの反射光束は対物レンズ５、1/4波長板４を通過し、
偏光面を90度変換され、偏光ビームスプリッタ３によっ
て図における右方向に分岐され、集光レンズ７を通過し
て四分割光検出器９に入射されるが、途中に遮蔽板８が
あり、光の一部が除去され、四分割光検出器９の面で上
下に非対称のスポットとなる。

第８図は、フォーカスサーボ系およびトラックサーボ
系の回路構成例を示す図である。

四分割光検出器９を構成する四つの光検出器a,b,c,d
のうち、ａとｂの検出出力が加算器10に入れられ、ｃと
ｄの検出出力が加算器11に入れられてそれぞれ加算され
る。加算器10（増幅部の利得G1）の出力は差動増幅器12
の＋入力に入れられ、加算器11（増幅部の利得G2）の出
力が差動増幅器12の−入力に入れられる。差動増幅器12
の出力は位相補償回路（PH）13において共振周波数に近
い周波数成分の位相を調整された後、電流増幅器（PA）
14によって増幅されてフォーカスコイル15（アクチュエ
ータのボイスコイル）を駆動する。

四分割光検出器９における光ディスク記録媒体６から
の反射光の像は、第９図に示すようになる。即ち、焦点
がディスク媒体面より遠く離れた場合は（ａ）に示すよ
うにスポットは小さくなり遮蔽板の影響は受けず、合焦
点状態では（ｂ）に示すような形となり、合焦点状態よ
り近くなった場合は（ｃ）に示すように大きなスポット
となるようになっている。従って、合焦点状態に比べて
遠い場合は下の方（四分割光検出器９におけるc,d）の
受光面積の比率が相対的に大きくなり、近い場合には上
の方（a,b）の受光面積の比率が相対的に大きくなる。

加算器10の増幅部の利得G1と加算器11の増幅部の利得
G2の比率を、合焦点状態のとき差動増幅器12の出力がゼ
ロになるように設定しておけば、四分割光検出器９の各
検出器の検出出力をa,b,c,dとしたとき、フォーカス誤
差信号Ｆは、Ｆ＝G1（ａ＋ｂ）−G2（ｃ＋ｄ）となり、このフォーカス誤差信号Ｆを増幅した信号でフ
ォーカスコイル15を制御することにより、光ディスクの
面振れに対しても合焦点状態に追尾することができる。
上記のフォーカス検出方式はワックスウェイン（WAX−W
AIN）法と呼ばれている。

一方、トラックサーボ系では、四分割光検出器９のｂ
とｄの検出出力を加算する加算器16と、ａとｃの検出出
力を加算する加算器17の出力を差動増幅器18に入れ、そ
の出力を位相補償回路（PH）19で位相補償した後電力増
幅器（PA）20に入れ、その増幅出力をトラッキングコイ
ル21に入れて、トラック追尾を行う。

即ち、トラック誤差信号をＴとすると、Ｔ＝（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）となり、これによってトラック追尾を行う。上記のトラ
ック追尾方式はプッシュプル法と呼ばれている。

なお、四分割光検出器９の各検出器の出力の総和は和
信号と呼ばれ、和信号から情報再生信号が得られる。即
ち、情報再生信号をＳとすると、Ｓ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄところが実際には、上記のフォーカス誤差信号を最小
としたときのスポットは、必ずしも光ディスク記録媒体
上にジャストフォーカスされるとは限らない。そこで、
電源投入時等において、フォーカス誤差信号を最小とし
たときにジャストフォーカスされるよう調整する必要が
ある。

上記のずれの一つの原因はフォーカスサーボ回路のオ
フセットである。フォーカスサーボ回路のオフセット
は、四分割検出器の出力をゼロとしたときサーボ回路出
力がゼロとなるように設定する。ことによって補正する
ことができる。

しかし、フォーカスサーボ回路のオフセットを取り除
いても実際に焦点が最適か否かは、フォーカスサーボ信
号を調べても不明であり、そのためワックスウェイン法
によるフォーカスサーボ系では、トラック誤差信号の振
幅の最大となる点を検出してこれをジャストフォーカス
点とする方法が行われている（例えば、特開昭62−1280
27参照）。これは、直接スポットを調べるのではなく、
四分割検出器による読出し信号で案内溝（グルーブ）部
とランド部（グルーブ部以外の部分）の読出し信号の差
を最大にする点をジャストフォーカス点とするものであ
る。これがフォーカスサーチである。

第10図は、従来例によるフォーカスサーチの構成を示
す図である。（特開昭62−128027参照）。

フォーカスサーボ系の差動増幅器12の後には、自動利
得制御回路（AGC）12′があり、前記の和信号の値で正
規化された利得に制御された増幅が行われる。この自動
利得制御回路12′の出力は、マイクロプロセッサ22の出
力をアナログ値に変換するDA変換器23の出力が加算され
て位相補償回路13を介して電流増幅器14で電力増幅され
てフォーカスコイル15に入れられる。マイクロプロセッ
サ22からは、一定タイミングごとにゼロ電圧を中心とし
て＋最大値から−最大値まで階段状に変化するオフセッ
トが与えられ、これがフォーカスサーボ信号に加えられ
る。

一方、トラックサーボ系の差動増幅器18の出力信号
は、ピーク検出回路24に入れられ、マイクロプロセッサ
22からのタイミング信号に応じて、トラック誤差信号の
ピークを検出し、保持する。その出力信号はAD変換器25
に入れられ、ディジタル値に変換されてマイクロプロセ
ッサ22に入力される。

フォーカスサーチ時には、トラックサーボをオフと
し、フォーカスサーボはオンとしておく。ヘッドはトラ
ックサーボオフ時には、一定位置にポジションロックさ
れているが、このディスク媒体の案内溝は螺旋状をなし
ておりスポットはグルーブ部とランド部とを通過し、こ
れを相当するトラック誤差信号が発生している。

マイクロプロセッサ22は、一定タイミングごとに、フ
ォーカスサーボ系に階段状に変化するオフセット値を加
え、加えた各オフセット値に対応するトラック誤差信号
の振幅のピークを求めて記憶しておき、その最大となっ
た点をジャストフォーカス点として、そのオフセット値
をDA変換器23からフォーカスサーボ回路に注入すること
によって回路の動作基準点の調整を行う。これによっ
て、フォーカスサーチを終了する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のフォーカスサーチ法では、フォーカス
サーボ系に、電気的におよび光学的にクロストークが混
入する現象が発生するという問題があった。

第11図は、クロストークの状況を示す図である。

第11図（ａ）は媒体の面視図であり、グルーブ（案内
溝）とそれ以外のランド部分を示している。

同図（ｂ）は、トラックサーボ・オフ時のトラック誤
差信号（以下、TESと略記する）からのフォーカス誤差
信号（以下、FESと略記する）への混入信号（これをTES
モードのクロストークと呼ぶ）を示し、ヘッドのグルー
ブ通過によるTESが混入している。

同図（ｃ）は、トラックサーボ・オフ時の和信号（DC
SUMモードと呼ぶ）からFESへの混入信号を示し、ヘッド
のグルーブ通過により図のような波形となる。

同図（ｄ）は、トラックサーボ・オン時のFES波形を
示すが、この場合は、トラックサーボ・オンであるから
スポットは常にランド上にあるように位置付けられ（グ
ルーブ上に位置付けられるタイプもあるが本例ではラン
ド上）、破線で示した波形は意味を持たないが、スポッ
トがランド上にあるときがサーボゼロ点（サーボ誤差の
ゼロとなる位置）となり、トラック誤差のあるときはマ
イナスの値となる。

従って、DCSUMモードのクロストークが発生したと
き、トラックサーボ・オン時とトラックサーボ・オフ時
とでは、同図（ｅ）に示すように、オフセットが発生す
る。このトラックサーボのオン／オフ状態によるオフセ
ット量は、DCSUMモードのクロストークの絶対値に比例
する。

上記のようにトラックサーボ・オフ時に行うフォーカ
スサーチでは、このオフセットがトラックサーボ・オン
時にデェフォーカス量として見えてくるため、トラック
サーボオン時のリード／ライト動作のとき最適フォーカ
スではなくなるという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、このような従来の
問題点を解消したフォーカスサーチ方式を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明の構成を示すブロック図である。

図において、９は例えば四分割光検出器であり、10,1
1,16,17は加算器であり、12,18は差動増幅器である。

23はDA変換器であり、ディジタルオフセット値をアナ
ログ量に変換してフォーカス誤差信号に加える。

24はピーク検出回路であり、トラック誤差信号の正側
ピーク振幅値を検出し保持する。

25はAD変換器であり、ピーク検出回路26の出力をディ
ジタル値に変換する。

22はマイクロプロセッサであり、例えば一定タイミン
グごとに一定量のオフセットを徐々に変化させて前記DA
変換器23に与え、その際の前記AD変換器25からの入力値
を記憶し、該入力値の最大となるオフセット値を求め
る。

〔作用〕

本発明では、クロストークによる悪影響を回避するた
め、トラックサーボ・オン時の「キックバック」波形に
注目し、これを利用してフォーカスサーチを行うもので
ある。「キックバック」は、渦巻き状のトラックを有す
る光ディスクにおいて、同一トラックを維持するために
１回転ごとにトラックを外側の隣接トラックに戻す動作
のことである。

第２図は、トラックサーボ・オン時のキックバック時
のTES波形を示す。キックバック時において、ビームス
ポット図（ｂ）に示す位置→→の移動に伴い、TE
S波形は図（ａ）の→→のように変化する。は
グルーブ通過点であり、TES電圧はゼロとなる。グルー
ブ通過点の前側を「リバース」側、後を「フォワード」
側と呼んでいる。

本発明では、リバース側の０−Ｐレベル（ゼロ・ピー
ク間電圧）のピーク検出によって、フォーカスサーチを
行う。

通常、リバース（−）の時間は、第２図（ａ）に
示すように250〜500μｓ（２〜4kHz）であり、トラック
サーボの帯域は2kHz前後であるので、リバース側ではト
ラックサーボは応答を開始せず、リバース側の０−Ｐの
ピークは、クロストークの影響を殆ど受けずに測定出来
る。従って、リード／ライトのフォーカス最適点を測定
出来、この状態でリード／ライトを行うことが可能とな
る。

マイクロプロセッサ22は、例えば一定タイミングごと
に（例えば光ディスクにおける各セクタごとに）、キッ
クバックを行うよう制御すると共に、DA変換器23に一定
量ごとに徐々に変わるオフセット値を与えて、これに伴
うTESのリバース側０−Ｐ振幅のピークをAD変換器25の
出力から読み取って記憶しておき、＋一定値から−一定
値までのオフセット変化を行い、その中で最大の０−Ｐ
振幅ピークを生じたオフセットを最適オフセットとして
設定する。

〔実施例〕

以下第３図〜第６図に示す実施例により本発明をさら
に具体的に説明する。

第３図は、本発明の一実施例の構成を示す図である。

図において、第１図および第10図と同一の符号は同一
の構成要素を示す。

マイクロプロセッサ22は、第４図のタイムチャートに
示すように、光ディスク媒体の各セクタごとに、キック
バック制御を行う。

第４図（ａ）はセクタマークサーチ信号である。
（ｂ）はセクタのフォーマットであり、セクタマーク
（SM）、可変周波数発振器（VFO）同期用信号、識別信
号（ID1,ID2）、ギャップ（Ｇ）の後にデータ領域（DAT
A）がある。（ｃ）は本実施例におけるキックバックタ
イミングを示し、セクタマークサーチ信号の後、遅延を
おいてリバース制御次いで、フォワード制御を行ことを
示している。

マイクロプロセッサ22は、同時に、DA変換器23に対し
て、第３図に示すように、１セクタごとに＋４μｍか
ら−４μｍ程度に相当するオフセットを64段階に分割し
てフォーカスサーボ系に順次与える。DA変換器23は、こ
れをアナログ量に変換して自動利得制御回路（AGC）1
2′の出力（和信号DCSUMの値で正規化されたフォーカス
誤差信号値）に加えて、位相補償回路13に入力する。第
４図（ｄ）はDA変換器の出力状況を示す。

位相補償回路（PH）13で位相補償された出力は、電力
増幅器（PA）で電力増幅で増幅されてフォーカスコイル
15に入れられる。13′は初期駆動回路であり、電源投入
時等の初期状態でフォーカスコイルを駆動し、FESゼロ
クロス点でフォーカスコイルをロックし、フォーカス点
近傍サーチを完了し、フォーカスロック系（初期駆動回
路系）からフォーカスサーボ系へ切り換えられる（第10
図は原理のみを説明するための図でこれを省略してあ
る）。

トラック誤差信号用差動増幅器18の出力は、ピーク検
出回路24において＋側のピークが検出され、保持されて
レベル変換回路24′に入れられAD変換器25の電圧レベル
に合うようレベル変換される。レベル変換回路24′の出
力はAD変換器25に入力されてディジタル値に変換され
る。AD変換器25の出力値はマイクロプロセッサ22に入力
され、マイクロプロセッサ22によって読み込まれ、記憶
される。

64段階のオフセットに対するAD変換記憶25の出力が読
み込まれた記憶された後、マイクロプロセッサ22はその
最大のものを選び、これを生じたオフセット値を最適オ
フセット値として、DA変換器23から注入し、回路動作基
準点を設定する。

本実施例では、毎セクタごとにキックバックを行わせ
ており、光ディスク媒体のセクタは、17セクタ/1回転と
なっているから、光ディスクの４回転弱の時間（1.9ms
程度）でフォーカスサーチを終了することができる。

第５図は、本発明の一実施例の動作を示すフローチャ
ートである。

以下、フローチャートの処理ステップに従ってその動
作を説明する。

光ディスク装置の主電源を投入する。

回路系のオフセットを取り除く調整を行う。フォーカ
スサーボ回路の自動利得調整回路の前に＋一定値から−
一定値まで階段状に変換するオフセット電圧を注入し、
サーボ回路の出力電圧がゼロクロスする点のオフセット
電圧を加えるよう設定する。未だレーザーは発光してお
らず、四分割検出器の出力はゼロであるから、サーボ回
路の出力は回路のオフセットを示し、上記の設定によっ
てフォーカスサーボ回路のオフセットが取り除かれる。
トラックサーボ回路、和信号（DCSUM）回路のオフセッ
トもどをようにして取り除かれる。

スピンドルモータの電源をオンとして光ディスクを回
転させる。

ヘッドを最も内側のトラックへ位置させ、レーザーダ
イオードを発光させ、発光を所定の強さに調整する。

フォーカスサーボをオンとする。

トラックサーボをオンとする。

階段状のオフセット値をフォーカスサーボ信号に加
え、キックバックの際のトラック誤差信号の振幅が最大
となるオフセット値に設定する（フォーカスサーチ）。

第６図は、本発明の一実施例におけるピーク検出回路
を示す図である。

TES用差動増幅器の出力は、R₁を経て差動増幅器A₁の
正側入力に入り、差動増幅器A₁の負側の入力には基準電
圧（ゼロ点）から抵抗R₃を介して接続されていて、入力
電圧と基準電圧の差を出力する。C₁,C₂は回路安定化の
ための補償用であり、D₁,D₂は正側ピーク値の検出のた
めの半波整流用のダイオードである。差動増幅器A₁の出
力はダイオードD₂を通ってコンデンサC₃を充電する。コ
ンデンサC₃の電圧はTESの＋側のピーク値を保持し、抵
抗R₅および差動増幅器A₂によってゆっくりと放電され
る。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば、クロ
ストークによる悪影響を回避して、リード／ライト最適
点としてのフォーカスサーチの精度を格段に向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図はキックバック時のトラック誤差信号波形を示す
図、第３図は本発明の一実施例の構成を示す図、第４図は本発明の一実施例の動作を示すタイムチャー
ト、第５図は本発明の一実施例の動作を示すフローチャー
ト、第６図は本発明の一実施例におけるピーク検出回路を示
す図、第７図は光ディスク装置の光学系の要部構成例を示す
図、第８図はトラックサーボ系およびフォーカスサーボ系の
回路構成例を示す図、第９図は四分割光検出器上のスポットを示す図、第10図は従来例によるフォーカスサーチの構成を示す
図、第11図はクロストークの状況を示す図である。図において、１は半導体レーザ、２はコリメータレンズ、３は偏光ビームスプリッタ、４は1/4波長板、５は対物レンズ、６は光ディスク記録媒体、７は集光レンズ、８は遮蔽板、９は四分割光検出器、10,11,16,17は加算器、 12,18は差動増幅器、13,19は位相補償回路、 14,20は電流増幅器、15はフォーカスコイル、 21はトラッキングコイル、 22はマイクロプロセッサ、 23はDA変換器、24はピーク検出回路、 25はAD変換器、12′は自動利得制御回路、 13′は初期駆動回路、24′はレベル変換回路、を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中繁良神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (56)参考文献特開昭62−128027（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 7/085

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光検出器の検出出力からトラック誤差信号
とフォーカス誤差信号を得る光ディスク装置の光学制御
系において、ディジタルオフセット値をアナログ量に変換してフォー
カス誤差信号に加えるDA変換器と、前記トラック誤差信号の正側ピーク振幅値を検出し保持
するピーク検出回路と、前記ピーク検出回路の出力をディジタル値に変換するAD
変換器と、前記DA変換器に与えるディジタルオフセット値を階段状
に変化させ、その際の前記AD変化器からのディジタル入
力値を記憶し該ディジタル入力値の最大となるオフセッ
ト値を求めるプロセッサと、前記オフセット値を前記光学制御系のフォーカスサーボ
回路に注入する手段と、を備え、前記光学制御系において、フォーカスサーボとトラック
サーボをオンとし、一つのトラックから隣接トラックに
移すキックバックを行わせて、前記ピーク検出回路によ
り得た該キックバック時のトラック誤差信号の振幅が最
大となるオフセット値をもってジャストフォーカス点で
のオフセット値とし、前記光学制御系のフォーカスサー
ボ回路に注入して設定することを特徴とするフォーカス
サーチ方法。