JP3462890B2 - フォーカスサーボ引き込み回路及び方法 - Google Patents

フォーカスサーボ引き込み回路及び方法

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JP3462890B2 JP15202993A JP15202993A JP3462890B2 JP 3462890 B2 JP3462890 B2 JP 3462890B2 JP 15202993 A JP15202993 A JP 15202993A JP 15202993 A JP15202993 A JP 15202993A JP 3462890 B2 JP3462890 B2 JP 3462890B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光学手段により、記録
媒体上に情報の記録、あるいは既に記録媒体上に記録さ
れた情報の再生を行う光学式情報再生装置のフォーカス
サーボ引き込み回路及び方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、半導体レーザを光源として情報の
記録再生を行う光ディスクシステムや、光磁気効果を利
用した光磁気ディスクシステムが知られている。これら
のシステムにおいて、記録媒体として用いられる光ディ
スク、あるいは光磁気ディスクは、情報信号を記録する
記録面が加工精度や回転精度により、回転に伴って上下
動する。したがって、これらのシステムは情報信号を高
精度に読み取るため、対物レンズから出射されるレーザ
のビームウェスト付近または対物レンズの焦点深度内
に、常時、記録面があるように、フォーカスアクチュエ
ータによって対物レンズを移動させる自動焦点制御、す
なわちフォーカスサーボを行うようになっている。
【0003】このフォーカスサーボを実施するにあた
り、対物レンズを移動させ、レーザのビームウェストを
ディスクの記録面まで移動させるフォーカスサーボの引
き込み動作が行われる。これは、フォーカスエラー信号
のダイナミックレンジが数10μmと小さいため、記録
面が対物レンズの焦点深度内に入るように、対物レンズ
を強制的に移動させる必要があるからである。
【0004】対物レンズを強制的にディスクから遠ざけ
た後、再びディスクに近付けると、図5に示すようなS
字曲線と呼ばれるフォーカスエラー信号FESが得られ
る。このS字曲線の正帰還領域で後述するフォーカスサ
ーボ系回路を作動させると、対物レンズは合焦点に近付
くが、ゲインが大きくなっていくにつれて加速され、合
焦点を通り過ぎ反対側の正帰還領域に飛び込んでしまう
というように、フォーカスサーボの引き込みに失敗す
る。したがって、前記フォーカスサーボ系回路を作動さ
せるタイミングは、正帰還領域を避ける必要がある。
【0005】そこで、図3に示すような制御系を用いて
フォーカスサーボの引き込みが行われている。まず、低
周波発振器311により揺動信号Sがフォーカスサーボ
系回路320内のスイッチ回路321・電力増幅器32
2を介してフォーカスアクチュエータ323に加えら
れ、図示しない対物レンズが揺動する。このときの合焦
点付近での各信号を図4(a)〜(b)に示している。
【0006】図示しないコントローラによって信号FON
がハイレベルとなると、フリップフロップ回路312の
クリアが解除される。次いで、揺動信号Sによって対物
レンズが合焦点に近付くと、フォーカスサーボ系回路3
20内の2分割検出器324及び加算回路313によっ
て生成された和信号Totalが大きくなる。和信号T
otalをフォーカスサーボ引き込み領域判定用のしき
い値電圧Vrefとコンパレータ314によって比較する
と、合焦点付近のフォーカスサーボ引き込み領域でコン
パレータ314の出力信号D′がハイレベルとなる。こ
の信号D′は、フリップフロップ回路312の入力端子
Dに入力される。
【0007】一方、2分割光検出器324及び差動回路
325によって生成されたフォーカスエラー信号FES
はコンパレータ315でゼロレベルと比較され、FES
がゼロレベルを通過する瞬間コンパレータ315の出力
信号CK′はローレベルからハイレベルに変化する。こ
のコンパレータ315の出力信号CK′がフリップフロ
ップ回路312の入力端子CKに入力されると、フリッ
プフロップ回路312の出力端子Qから出力される出力
信号Q′がハイレベルとなる。
【0008】さらに、このフリップフロップ回路312
の出力信号Q′によってフォーカスサーボ系回路320
内のスイッチ回路321がb接点側、つまり位相補償回
路326側に接続され、フォーカスサーボの引き込みが
実現される。
【0009】フォーカスサーボの引き込みが成功し、フ
ォーカスサーボ系回路320が作動すると、フォーカス
エラー信号FES及び和信号Totalは図4(a)〜
(b)の点線で示したような信号となる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、フォー
カスエラー信号FESがゼロレベルを通過する時、つま
り対物レンズが合焦点を通過する時にフォーカスサーボ
系回路がONされるが、この通過速度が大きいとフォー
カスサーボの引き込みに失敗することがある。
【0011】つまり、フォーカスアクチュエータの駆動
力や対物レンズ系の質量等が関係するサーボ機構の追従
能力で定まる最大引き込み可能速度以上で、対物レンズ
が合焦点を通過する時にフォーカスサーボ系回路をON
しても、サーボがかからずフォーカスサーボ引き込み動
作を繰り返すことになり、フォーカスサーボの引き込み
に時間を要してしまう。
【0012】また、対物レンズが合焦点を通過する速度
を小さくする為に、揺動周期を長くすることもフォーカ
スサーボの引き込みに要する時間が長くなり好ましくな
い。そこで本発明は応答速度が速くしかも動作の安定な
フォーカスサーボ引き込み回路及び方法を提供すること
を目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明に係るフォーカス
サーボ引き込み回路は、対物レンズの揺動量が大なる揺
動信号S1を発生する第一の揺動信号発生手段と、この
揺動信号S1を記憶保持するホールド手段と、揺動量が
小なる揺動信号S2を発生する第二の揺動信号発生手段
と、対物レンズと記録媒体との距離が所定の範囲になっ
たことを検知する相対距離検出手段と揺動時に対物レン
ズが合焦点を通過する瞬間を検知する合焦点検出手段と
を備えている。
【0014】
【作用】本発明の構成によれば、対物レンズは、揺動量が
大なる揺動信号S1で記録媒体との距離が所定の範囲に
なるところまで移動される。そして、揺動量が小なる揺
動信号S2で揺動され、合焦点を通過する瞬間にフォー
カスサーボ手段が作動する。
【0015】つまり、対物レンズは合焦点付近まで移動
した後、小さく揺動しているので合焦点を通過する速度
は小さい。したがって、フォーカスサーボの引き込みが
安定に行なわれる。
【0016】
【実施例】本発明の光学式情報再生装置におけるフォー
カスサーボの引き込み回路及びその動作について図1・
図2を用いて説明する。
【0017】図1に示すように、フォーカスサーボ系回
路120は、2分割光検出器124、差動回路125、
位相補償回路126、スイッチ回路121、電力増幅器
122、及びフォーカスアクチュエータ123により構
成されている。
【0018】2分割光検出器124は、図示しないディ
スク(記録媒体)からの反射光を2分割された受光素子
を用いて検出し、この2分割検出124の出力に基づい
て、差動回路125は、フォーカスエラー信号FESを
生成するようになっている。フォーカスアクチュエータ
123は、電力増幅器122の出力に基づいて、図示し
ない対物レンズを移動させるようになっている。
【0019】スイッチ回路121は、後述するフリップ
フロップ回路115の出力に応じて、電力増幅器122
に対し、位相補償回路126の出力信号FES’あるい
は揺動信号Sを切り替え入力するようになっている。
【0020】さらに、フォーカスサーボ系回路120を
動作させるタイミングを制御するために、フォーカスサ
ーボ引き込み回路110には、第一の低周波発振器11
1(第一の揺動信号発生手段)、第二の低周波発振器1
13(第二の揺動信号発生手段)、サンプルホールド回
路112(ホールド手段)、スイッチ回路114、フリ
ップフロップ回路115・117、コンパレータ116
(合焦点検出手段)・118(相対距離検出手段)、加
算回路119が設けられている。
【0021】ここで、第一の低周波発振器111の出力
信号S1と第二の低周波発振器回路113の出力信号S2
の信号レベルは次のように設定されている。
【0022】つまり、信号S1で対物レンズが揺動され
た時の揺動量は、ディスクのソリ、ディスクがスピンド
ルモータにキャッチングされたときの機械的精度、フォ
ーカスアクチュエータの機械的精度、又、それらのバラ
ツキを含む面振れが有っても、必ず合焦点を含む範囲で
揺動されるように、±0.7[mm]程度であり、信号
2で対物レンズが揺動された時の揺動量は、個々のデ
ィスクのソリによる面振れの範囲、±0.3[mm]程
度に設定されている。又、信号S1・信号S2の周波数
は、短い時間でのフォーカスサーボの引き込みができる
ように30[Hz]程度に設定されている。
【0023】図2を用いて時間を追いながら説明する。
【0024】(時間T0〜T1) フォーカスサーボ系回
路120内のスイッチ回路121は、a接点側に接続さ
れており、電力増幅器122には揺動信号Sが入力され
ている。フリップフロップ回路117の出力信号Q1
ローレベルであり、サンプルホールド回路112はサン
プル状態にある。つまり、サンプルホールド回路112
の出力信号S1´と第一の低周波発振器111の出力信
号S1は等しい。又、スイッチ回路114はOFF状態
なので、揺動信号Sは信号S1´に等しい。よって、フ
ォーカスアクチュエータ123は、対物レンズを第一の
低周波発振器111の出力信号S1によって、ディスク
に対して合焦点を含む範囲で揺動させている。このと
き、差動回路125から出力されるフォーカスエラー信
号FES、及び加算回路119から出力される和信号T
otalは、図2に示すような波形となる。
【0025】(時間T1) 図示しないコントローラに
より信号FON1がハイレベルとなり、フリップフロップ
回路117の入力端子CLに入力されるとフリップフロ
ップ回路117のクリアが解除される。又、フリップフ
ロップ回路117の入力端子Dは常時ハイレベルになっ
ている。
【0026】(時間T2) 図2に示すフォーカスエラ
ー信号FESから解るように、第一の低周波発振器11
1の出力信号Sにより、合焦点を含む全範囲で揺動して
いる対物レンズの合焦点付近に達すると、和信号Tot
alが増加する。そして、和信号Totalがしきい値
電圧Vrefよりも大きくなるとコンパレータ118の出
力信号CK1かハイレベルとなる。この信号CK1がフリ
ップフロップ回路117の入力端子CKに入力される
と、フリップフロップ回路117の出力端子Qから出力
される出力信号Q1がハイレベルとなる。すると、サン
プルホールド回路112は、信号S1のレベルを保持す
る(図2、信号Sの点線)。同時に、スイッチ回路11
4がONし、第二の低周波発振器113の出力信号S2
が信号S1´に加算され揺動信号Sとなる。
【0027】(時間T2〜T3) 図2から解るように、
対物レンズはサンプルホールド回路112の出力信号S
1′によって合焦点付近に位置しているので、レベルの
小さい信号S2による揺動であっても合焦点を含む範囲
で揺動される。しかも、揺動量が小さいので、時間T0
〜T1の揺動に比べ、対物レンズが合焦点を通過する速
度は小さくなる。
【0028】(時間T3〜T5) この後、フォーカス引
き込み動作は従来例と同様の動きをする。つまり、図示
しないコントローラによって信号FON2がハイレベルと
なると、フリップフロップ回路115のクリアが解除さ
れる。次いで、揺動信号Sによって対物レンズが合焦点
に近付くと、フォーカスサーボ系回路120内の2分割
光検出器124及び加算回路119によって生成された
和信号Totalが大きくなる。和信号Totalをし
きい値電圧Vrefとコンパレータ118によって比較す
ると、時間T2のときと同様に合焦点付近のフォーカス
サーボ引き込み領域でコンパレータ118の出力信号C
1がハイレベルとなる。この信号CK1は、フリップフ
ロップ回路115の入力端子Dに入力される。
【0029】一方、2分割光検出器124及び差動回路
125によって生成されたフォーカスエラー信号FES
はコンパレータ116でゼロレベルと比較され、フォー
カスエラー信号FESがゼロレベルを通過する瞬間、つ
まり合焦点を通過する瞬間、コンパレータ116に出力
信号CK2はローレベルからハイレベルに変化する。こ
のコンパレータ116の出力信号CK2がフリップフロ
ップ回路115の入力端子CKに入力されると、フリッ
プフロップ回路115の出力端子Qから出力される出力
信号Q2がハイレベルとなる。
【0030】そして、このフリップフロップ回路115
の出力信号Q2によってフォーカスサーボ系回路120
内のスイッチ回路121がb接点側、つまり位相補償回
路126側に接続され、フォーカスサーボの引き込みが
実現される。このように、時間T5において、対物レン
ズはフォーカスサーボの引き込みが可能な合焦点に達す
るので、安定にフォーカスサーボが作動する。
【0031】更に重要なことは、ディスクが交換されて
ディスクと対物レンズとの相対距離が変化したり、装置
が停止されてサンプルホールド回路112のホールド値
が変化したりしない限り、時間T0〜T2の動作が省略出
来ることである。つまり、前述のようにフォーカスサー
ボの引き込み動作が一度行われると、サンプルホールド
回路112のホールド値(S1′)を変える必要がない
ので、動作中に衝撃等の原因でフォーカスサーボが外れ
た場合などフォーカスサーボの再引き込みを行なう場合
には、時間T3〜T5の動作だけでよい。
【0032】
【発明の効果】本発明のフォーカスサーボ引き込み回路
によれば、対物レンズは、揺動量が大なる揺動信号S1
で記録媒体との距離が所定の範囲になるところまで移動
される。そして、揺動量が小なる揺動信号S2で揺動さ
れ、フォーカスサーボがONされる。
【0033】つまり、フォーカスサーボの引き込みは、
対物レンズが合焦点を通過する速度が小さいときに行わ
れるので、時間を要することなく安定に実現することが
できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフォーカスサーボ引き込み回路の構成
を示すブロック図である。
【図2】本発明のフォーカスサーボ引き込み回路の動作
を説明する為の図である。
【図3】従来のフォーカスサーボ引き込み回路の構成を
示すブロック図である。
【図4】従来のフォーカスサーボ引き込み回路の動作を
説明する為の図である。
【図5】フォーカスエラー信号FESを説明する為の図
である。
【符号の説明】
110 フォーカスサーボ引き込み回路 120 フォーカスサーボ系回路(フォーカスサーボ手
段) 111 第一の低周波発振器(第一の揺動信号発生手
段) 112 サンプルホールド回路(ホールド手段) 113 第二の低周波発振器(第二の揺動信号発生手
段) 116 コンパレータ(合焦点検出手段) 118 コンパレータ(相対距離検出手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−95225(JP,A) 実開 昭62−138315(JP,U) 実開 昭63−114408(JP,U) 実開 昭61−195517(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 7/085

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 記録媒体と対物レンズとの相対距離に応
    じてフォーカスエラー信号を生成し、このフォーカスエ
    ラー信号に基づいてフォーカスサーボを行うフォーカス
    サーボ手段を備えた光学式情報再生装置におけるフォー
    カスサーボ引き込み回路であって、 フォーカス引き込み時に、対物レンズの揺動量が大なる
    揺動信号Sを発生する第一の揺動信号発生手段と、前
    記揺動信号Sより揺動量が小なる揺動信号Sを発生
    する第二の揺動信号発生手段と、対物レンズと記録媒体
    との距離が所定の範囲になったことを検知する相対距離
    検出手段と、揺動時に対物レンズが合焦点を通過する瞬
    間を検知する合焦点検出手段とを備え、 前記相対距離検出手段が、対物レンズと記録媒体との距
    離が所定の範囲に達したことを検知したときの、前記第
    一の揺動信号発生手段の揺動信号のレベルを記憶保持す
    るホールド手段を有し、前記ホールド手段で保持された
    揺動信号のレベルに前記第二の揺動信号発生手段からの
    揺動信号を加えて揺動させ、前記合焦点検出手段で合焦
    点を検出することによりフォーカスサーボの引き込みを
    行うことを特徴とするフォーカスサーボ引き込み回路。
  2. 【請求項2】 記録媒体と対物レンズとの相対距離に応
    じてフォーカスエラー信号を生成し、このフォーカスエ
    ラー信号に基づいてフォーカスサーボを行うフォーカス
    サーボ手段を備えた光学式情報再生装置におけるフォー
    カスサーボ引き込み方法であって、 前記対物レンズを大きく揺動させる前記第一の揺動信号
    発生手段から出力される揺動信号S1で、対物レンズと
    記録媒体との距離が所定の範囲になるところまで対物レ
    ンズを移動させ、次いで、前記対物レンズを移動させた
    状態を基準として前記第一の揺動信号より小さい前記第
    二の揺動信号発生手段から出力される揺動信号S2で対
    物レンズを揺動させ、前記対物レンズが合焦点を通過す
    る瞬間に、前記フォーカスサーボ手段を作動させること
    を特徴とするフォーカスサーボ引き込み方法。
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