JPH01237936A - 光ディスクに対するフォーカスサーボ方式 - 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】 〔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、又は再生する
ことができる装置におけるフォーカスサーボ方式に関す
るものである。

〔発明の概要〕

本発明の光ディスクに対するフォーカスサーボ１１式は
、光ディスクの変形に基づく１回転分のフォーカスエラ
ー情報を光ディスクの異なるトラック位置でそれぞれ記
憶することができる複数個のメモリ手段を設け、この複
数個のメモｌｊ手段から記録又は再生動作中にトラック
アドレスに基づいて当該トラック位置にお゛けるフォー
カスエラー情報が出力できるように構成されているため
、高速で光ディスクを駆動している場合でも定常偏差の
小さいフォーカスサーボをη）けることができる。

〔従来の技術〕

光ディスクを記録媒体とする情報の記録又は再生袋はは
、記録面密度がきわめて高く、大容量の情報をファイル
し、かつ読み出すことができる。

ところで、光ディスクの記録トラックはきわめて狭く、
かつ無接触の光学ヘッドによって追跡されなければなら
ないから、そのトラッキングサーボ系及びフォーカスサ
ーボ系は高いループゲインと安定性が必要とされ、例え
ば、レーザ光を照射するアクチュエータの応答性を改善
すると共に、アクチュエータの２次特性による位相廻り
を補償するために複雑な位相補償回路を使用して、なる
べく高帯域で高利得のサーボ特性が得られるように設計
していた。

しかしながら、一般にサーボ装置においてサーボ帯域を
広くし、かつ全体のループゲインを高く設定することは
、サーボ機器のコストアップを招くと同時に、無駄な電
力消費によってアクチュエータの温度上昇と熱損失を誘
発するという問題があった。

そこで、本出願人は先にかかる問題点を軽減するサーボ
方式を提案し、その具体的な一つの実施例としてシフト
レジスタをディスクの１回転分のサーボエラー情報の記
憶手段とし、この記憶手段から読み出されるサーボエラ
ー情報をサーボ回路に入力することによって定常偏差が
きわめて小さくなるサーボ回路（特願昭６２−２９５４
１号）を提案している。

第４図は上記サーボ方式の概要を示すブロック図で、−
点鎖線で囲った１０の部分はデジタル回路で構成されて
いるサーボ目標値に対する第１の伝達要素、同じく２０
の部分はアナログ回路で構成されているアクチュエータ
の機械的な伝達特性に対する第２の伝達要素である。

第１の伝達要素ｌＯは加算回路１１と、サーボエラー信
号をサンプル化してデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換
器１２と、スピンドルモータ等の回転周期に比例するク
ロック信号ＦＧによって駆動されるンフトレジスタ１３
、Ｄ／Ａｉ換器１４、及び係数器１５によって構成され
ている。

１６はディスクの制御目標値ｘｒｅｒ＋と５アクチユエ
ータの制御量Ｘの比較を行い、トラッキングエラー信号
ＴＥを出力する比較器、１７はローパスフィルタ、１８
は係数器、１９は加算器を示す。

第２の伝達要素２０にはアクチュエータの機械的な応答
特性を補償するために低域の位相おくれを補償を行う演
算増幅器２１、高域で位相の進み補償を行う２段の演算
増幅器２２．２３が設けられており、これらの位相補償
はアクチュエータ３０の応答特性によって所定のサーボ
帯域内でサーボ特性が安定になるように設定されるもの
である。

上記したサーボ回路は、比較器１６から出力されるエラ
ー信号ＴＥを、デジタル回路で形成されている第１の伝
達要素１０、及びアナログ回路で形成されている第２の
伝達要素２０に分配するようになされている。

加算器１１　、　Ａ／Ｄ変換器１２．シフトレジスタｌ
　３　、　Ｄ／Ａ変換器１４．係数器１５からなる閉ル
ープには光ディスクの回転周期りで一巡するような遅延
量がクロック信号ＦＧによって与えられ、光ディスクの
主に形状又はローディング位置に基づくエラー信号がシ
フトレジスタ１３にデジタル信号として記録されて行く
、そして、この記録されたエラー信号が光ディスクの１
回転毎に加算回路１１に７１−ドパツクされ、新しいエ
ラー信号と所定の割合で加算されて再びシフトレジスタ
１３に記憶されると同時にシフトレジスタ１３の所定の
ビット位置からローパスフィルタ１７゜係数器１８を介
してアクチュエータ３０に出力される。

したがって、この第１の伝達要素１０にはディスクの回
転周期りを基本波ωＧとする光ディスクの偏心量、又は
光ディスクの変形にかかわるエラーＪ＆分及びその高調
波成分がエラー情報として蓄積され、このエラー情報が
光ディスクの回転角をアドレスとして逐次読み出されて
アクチュエータ３０に供給されるため、光ディスクに基
づく１回転分のエラー情報に対しては高い伝達ゲインを
有する伝達要素となり、このサーボループによってディ
スクのトラッキングサーボ又はフォーカスサーボ等を行
うと、定常偏差の少ないフィードバック制御を行わせる
ことができる。

なお、係数＄１５はその伝達ゲインＫｏが１以下に設定
され、周期的に出力されるエラー情報のみが加算器１１
で強調されて３シフトレジスタ１３に毎積されるように
している。

演算増幅器２１，２２．２３からなる第２の伝達要素２
０は、一般に２次系の伝達関数で示されるアクチュエー
タ３０の伝達要素の位相補償を行うものであって、その
伝達特性は、主に外乱成分に対してアクチュエータが有
効な応答特性を示すように設定される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上記した第１の伝達要素１０におけるシフト
レジスタ１３には、スピンドルモータ等から出力される
ＦＧクロック信号によって、光ディスクの１回転で発生
するエラー情報が逐次蓄積されることになるから、例え
ばトラッキングエラー情報を対象とする場合は、光ディ
スクの偏心によるエラー情報は光ディスクの内周及び外
周でほぼ同一であり、−度シフトレジスタ１３に蓄積さ
れたエラー情報は、回−の光ディスクではトラックジャ
ンプ等を行ったときにも有効に利用することができる。

しかしながら、フォーカスサーボ回路にＬ記したような
サーボ方式を利用すると、光ディスクのトラックを内周
から外周にかけて連続的に追跡しているときは、シフト
レジスタ１３のエラー情報も徐々に変化して行くためあ
まり問題がないが、例えば内周の成る位置にあるトラッ
クから外周の成る位置にあるトラックにジャンプしたと
きにソフトレジスタ１３に蓄積されているエラー情報が
サーボ回路に対して有効に作用しないという問題がある
。

すなわち、第５図に示すようにフォーカスエラー信号は
レーザ光を照射する対物レンズＬと回転している光ディ
スクＤの記録面との間の距ｊｔｘの変動によって発生す
るものであるが、この距離Ｘはきわめて小さい値であり
、かつ、−船釣に光ディスクＤの記録面の平面性は内周
側に比較して外周側の方は、点線で示すようにうねりが
生じ、きわめて悪くなっている。したがって、フォーカ
スエラーの傾向も内周と外周ではかなり異なったものに
なり、フォーカスエラーに相関性がみれない。

すると、内周側のトラックでシフトレジスタ１３に蓄積
されたディスクの変形成分に対応するフォーカスエラー
情報をそのまま外周側のトラックに適用すると、外周側
ではこのフォーカスエラー情報が有効に作用せず、又、
外周側で蓄積されているフォーカスエラー情報をそのま
ま内周側のトラックにおけるフォーカスエラー情報に適
用すると、本来、内周側で発生していないようなエラー
情報がサーボ回路に供給されることになり、特にトラッ
クジャンプを行ったときにサーボ回路がきわめて不安定
な応答を示すという問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、かかる問題点を解消するためになされたもの
で、フォーカスサーボ回路において、光ディスクの変形
に基づくフォーカスエラー情報を光ディスクの１回転分
記憶することができるメモリ手段を複数個設け、各々の
メモリ手段に対して光ディスクの半径方向で所定距離だ
け離れている数個所のトラックのフォーカスエラー情報
をあらかじめ記憶させるように構成し、トラックジャン
プ等によって光学ヘッドが急速に移動されたときは、そ
の移動先のトラックにもっとも近いフォーカスエラー情
報が記憶されているメモリ手段が選択され、フォーカス
サーボ回路に当該トラックのフォーカスエラー情報が出
力されるようにしたものである。

〔作用〕

光学ディスク装置に光ディスクがローディングされ、各
種サーボ回路がスタンバイ状態になると、光学ヘッドが
あらかじめ指定されている光ディスクの数個所のトラッ
ク位置に移動し、その点でフォーカスエラー情報が複数
のメモリ手段に逐次記憶されるように駆動される。

したがって、光ディスクの変形にともなうフォーカスエ
ラー情報が光ディスクの半径方向で数個所にわたってあ
らかじめ複数個のメモリ手段に格納されることになるか
ら、光学ヘッドがジャンプした際も、当該ジャンプ位置
に対してきわめて近いフォーカスエラー情報がフォーカ
スサーボ回路に取り込まれ、定常偏差のないフォーカス
サーボ状態を常に得ることができる。

〔￥施例〕

第１図は本発明の光ディスクに対するフォーカスサーボ
回路の一実施例を示すブロック図で、３０は光ディスク
Ｄに対してレーザ光を照射し。

光ディスクの記録情報を再生し、又は光ディスクに対し
て情報を記録する光学へ一２ド、３１は光ディスクＤを
所定の回転数で駆動しているスピンドルモータ、３２は
光ディスクの回転角情報を出力する周波数発電機（ＦＧ
）、３３は光学ヘッド３０で検出された反射光から再生
ＲＦ信号及びその他の制御信号を検出する信号検出部、
３４は前記信号検出部３３からフォーカスエラー信号を
出力するフォーカスエラー検出部、３５は光ディスクに
照射されている光ビームのトラック位置（トラックアド
レス又はトラックナンバ）を検出するトラックアドレス
検出部である。

又、３６は前記トラックアドレス検出部３５から出力さ
れるトラックアドレスｎを記憶し、各メモリ手段を選択
することができる制御部であって、同時に各メモリ手段
に共通してＦＧ３２からのクロック信号を線４５を介し
て供給している。

３８は前記フォーカスエラー検出部３４の信号を所定の
周波数特性の信号として出力する第２の伝−達要素を示
し、この第２の伝達要素３８は前記した第４図に示した
ようにアクチュエータの物理的な応答性によって信号特
性が定められ、係数器３９を介して加算回路５４に供給
される。そして、主に外乱性のフォーカスエラー信号に
対応してフォーカスアクチュエータ５５の対物し〉′ズ
が合焦点となるようなサーボ系を構成するものである。

４０は全体として本発明の特徴とする光ディスクの変形
に基づくフォーカスエラー情報に対して、高い伝達特性
を与える第１の伝達要素を示し、この第１の伝達要素４
０にはフォーカスエラー信号がＡ／Ｄ変換器３７を介し
て入力されている。

Ａ／Ｄ変換器３７によってデジタル化されたフォーカス
エラー信号はインタフェース回路４１゜及び演算回路４
２を介し、王メモリ手段４３に入力さ、又、後述するよ
うに光ディスクのローディングが行われたときは、光デ
ィスクの数個所のトラック位ｏｔに対応するフォーカス
エラーが副メモリ−１段４３（Ａ、Ｂ、Ｃ・・・・・・
Ｎ）にも記憶されるようになされている。

シフトレジスタ等からなる主メモリ手段４３に記憶され
たデータは係数器４４を介して前記演算回路４２に帰還
され、光ディスクの１回転毎に記憶データが更新され、
外乱性のフォーカスエラー信号をキャンセルすることに
より、光ディスクの変形にともなうフォーカスエラー情
報のみが蓄積されることになる。

４３（Ａ、Ｂ、Ｃ・・・・・・Ｎ）は前記主メモリ手段
４３と同一の記憶容量を有し、線４５から供給される同
一のクロックで駆動されている複数個の副メモリ手段を
示し、各副メモリ手段４３（Ａ。

Ｂ、Ｃ・・・・・・Ｎ）（以下、ＤＭメモリともいう）
と主メモリ手段（以下、ＴＭメモリともいう）４３は・
インタフェース回路４１から出力される制御信号によっ
て相互に記憶データの交換が可能となるようにデータバ
ス４６によって結合されている。

線４５がら供給される信号は光ディスクの成る位置を基
準とし、その点からの回転角に比例するアドレス信号で
あって、光ディスクの１回転でフオーカスエラー情報が
前記ＴＭメモリ４３．及び各ＤＭメモリ４３Ａ　、４３
Ｂ　、４３Ｇ・・　・・・４３Ｎ内で１巡するようにコ
ントロールするものである。

なお、線４７はリード・ライトコントロール信号のライ
ン、４８はフォーカスエラーの入力データ、４９はメモ
リの出力データのラインを示す。

出力ライン４９から読み出されたフォーカスエラー情報
に関するデータは、Ｄ／Ａ変換器５１゜ローパスフィル
タ５２でアナログ信号に変換され、係数器５３を介して
前記した第２の伝達要素３８から出力されるフォーカス
エラー信号と合成される。

次に、本発明のフォーカスサーボ回路の動作を以下に説
明する。

情報を読み出すために光ディスクが装置内にローデイ〉
′グされると、まず、この光ディスクに対するフォーカ
スエラー情報が前記副メモリ手段４３（Ａ、Ｂ、Ｃ・・
・・・・Ｎ）に取り込まれる。

このフォーカスエラー情報の取り込みは、第２図（ａ）
のフローチャー１に示すように、光ディスクのローディ
ングにより従来と同様に、スピンドルモータが立ち上が
り、各種サーボ系が０７りされる（１０ｉ）　、そして
、この状態で各副メモリ手段４３（Ａ、Ｂ、Ｃ・・・・
・・Ｎ）の内容及び制御部がリセットされる（１０２）
、（１０３）　。

次に、トラックジャンプ信号が光学ヘッド３０に供給さ
れ（１０４）　、例えば光学ヘッド３０を最内周トラッ
クから光ディスクの外周方向に所定間隔Ｍだけステップ
状に駆動する。そして、ジャンプ先のトラックのアドレ
ス又はトラックナンバを読み出して制御部に記録すると
共に当該トラックナンバにおける１回転分のフォーカス
エラー信号を例えば第１番目の副メモリ手段４３Ａ　（
ＤＭ−１）に記録する（１０５）、（１０＆）　。

所定間隔Ｍにトラックジャンプ回数１をかけ。

この値が最大トラックナンバ間口、より小さいときは（
１０８）　、再び所定間隔Ｍだけトラックジャンプを行
い（Ｉ＝２）、当該トラックナンバを制御部に記憶する
と共に、この点のフォーカスエラー信号を第２４目の副
メモリ手段４３Ｂ（ＤＭ−２）に記憶する。

以下、同様な動作のもとで８個の副メモリ手段（ＤＭ−
１、ＤＭ−２、・・・・・・ＤＭ−Ｎ）に、順次所定間
隔Ｍでジャンプしたフォーカスエラー信号をデジタルデ
ータとして記憶し、最大トラックナンバＭ　＠　ａＸに
なるとプリセットルーチンが読了する−　　（Ｎ　＝Ｍ
＊ａｘ／Ｍ） すると、第３図（ａ）に示すように光ディスクの半径ｒ
＋　＜ｒ＜２　ｒｊ＜・・・・・・くｒ。に該当するト
ラックにおける１回転分（Ｏ〜２π）のフォーカスエラ
ー情報８ｆｌ　、　ｅｆ２　、　ｅｆ：ｌ”＝”ｅｆＮ
が、それぞれ各副メモリ手段４３（Ａ、Ｂ、Ｃ・・・・
・・Ｎ）にプリセットされる。

次に、ローディングされた光ディスクの記録情報を読み
出すとき、又はこの先ディスクに情報を占き込むＰ／Ｒ
ルーチンに移る。

第２図（ｂ）はＰ／Ｒルーチンのフローを示したもので
、Ｐ／Ｒモードではまず光ビームが照射されているトラ
ックのアドレスが解読される（２０２）　、そして、ス
タートが最内周のトラックから始まるときは、このスタ
ート位置に対応するフォーカスエラー情報が記録されて
いる副メモリ手段４３Ａ　（ＤＭ−１）が選択され、そ
のデータが主メモリ手段４３（ＴＭ）に転送される。

そして、Ｐ／Ｒモード中は主メモリ手段から読み出され
たフォーカスエラー情報が、ライン４９から出力され、
Ｄ／Ａ変換器５１．ローパスフィルタ５２．及び係数器
５３を介して第２の伝達要素３８から出力されているフ
ォーカスエラー信号と合成され、フォーカスアクチュエ
ータ５５に供給される。

そのため、このフォーカスサーボ回路の伝達特性では、
第３図（ｂ）に示すように回転周期に同期して出力され
るフォーカスエラー情報の信号成分ｆｏ、ｆ＋、ｆｚ　
・・・・・・がフォーカスサーボ回路に対して高いルー
プゲインを与えることになり。

定常偏差の少ないサーボ系を構築することができる。

又、この場合に、主メモリ手段４３には回転しているデ
ィスクのフす−カスエラー信号が逐次、演算回路４２を
介して供給されているため、その記憶データが常にリフ
レッンユされ、高い精１ｆ（７）フォーカスエラー情報
が生成されている。

通常の連続的な記録又は再生中では、そのトラックナン
バが逐次変化するが、再生、又は記録中に前記プリセッ
トルーチンであらかじめフォーカスエラー情報が格納さ
れたトラック（ＭＩ）をビームが通過する際は（２０４
）　、そのときの主メモリ手段４３（ＴＭ）のデータが
当該トラックのフォーカスエラー情報が格納されている
副メモリ手段ＤＭ（Ｉ）に転送され（２０４）　、その
副メモリ手段の格納データを書き換えるように制御され
る（２０５）　。

又、記録再生動作中にトラックジャンプが行われ（２０
３）だときは、まず、ジャンプ先のトラックナンバｎｊ
が読み出され（２０Ｂ）　、このトラックナンバに近い
フォーカスエラー情報が記憶されている副メモリ手段Ｄ
Ｍ（Ｉ）を選択しく２０？）　、選択された副メモリ手
段ＤＭ　（１）に格納されているデータが主メモリ手段
４３（ＴＭ）に転送される（２０Ｂ）　、そして、トラ
ックジャンプによってアクセスされたトラックに対して
もつとも有効なフォーカスエラー情報が出力されるよう
にしている。

したがって、トラックサーチによってトラックジャンプ
が行われても、ジャンプ先のトラックに関連するフォー
カスエラー情報が当該トラックの副メモリ手段から主メ
モリ手段に転送されることになるから、ジャンプ動作に
よってフォーカスサーボ系の安定性が乱れることがなく
なり、常にフォーカスサーボの定常偏差がもっとも小さ
くなるように制御することができる。

なお、上記実施例において、主メモリ手段４３と副メモ
リ手段４３（Ａ、Ｂ、Ｃ・・・・・・Ｎ）を同一の構造
のものとし、その入出力データの切換を、トラックアド
レスに基づいてコントロールするようにしてもよい。

角速一定（ＣＡＶ）の光ディスクの場合は光ディスクに
記録されているアドレスデータを角度情報とすることが
でき、このアドレスデータで各メモリ手段のアドレスを
制御することができる。

しかし、線速一定（ＣＬＶ）の光ディスクの場合は、点
線で示したようにスピンドルモータのＰＧ、ＦＧ信号を
各メモリ手段のアドレスデータとして使用する。

なお、線速−・定の場合も光ディスクのアドレスデータ
と光ディスクの回転角との間には特定の関係が生じるか
ら、その関連性によってＦＧ、又はＰＧ倍信号対応する
信号を生成し、この信号によって各メモリ手段のアドレ
スを与え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対するフォ
ーカスサーボ方式は、あらかじめ、光ディスクの半径方
向の数個所におけるフォーカスエラー情報を複数の副メ
モリ手段に格納しておき、この格納されたフォーカスエ
ラー情報を記録再生中のトラックナンバに基づいてフォ
ーカスサーボ回路に出力するようにしているから、トラ
ックジャンプ等によって記録又は再生中のトラックが急
激に変化したときも、そのトラックにおける有効なフォ
ーカスエラー情報がフォーカスサーボ回路に供給され、
アクチュエータの定常偏差を常に抑圧するように動作さ
せることができる。

又、本発明のフォーカスサーボ方式を採用することによ
って応答性のあまり高くないアクチュエータの場合でも
、高速で回転する光ディスクのフォーカスサーボ制御に
利用することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２１１
ｆｌ（ａ）、（ｂ）はメモリ手段にフォーカスエラーデ
ークを記録し、又は読み出すときのフローチャート、第
３図（ａ）、（ｂ）はフォーカスエラー情報とフォーカ
スサーボ特性を示すグラフ、第４図は先行極術を示すサ
ーボ回路のブロック図、第５図はフォーカスエラーの説
明に供する光ディスクの斜視図である。 図中、３０は光学ヘッド、３３は仏号検出部。 ３４はフォーカスエラー検出部、３６は制御部、４３は
主メモリ手段、４３（Ａ、Ｂ、Ｃ・・・・・・Ｎ）は副
メモリ手段、５５はフォーカスアクナユ工−タを示す。 （ａ） （ｂ） 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同心円状又は渦巻状のトラックを有する光ディスクに対
   して光ビームを合焦点で照射するフォーカスサーボ回路
   において、前記光ディスクの１回転分のフォーカスエラ
   ー情報を、光ディスクの回転角をアドレス信号として記
   憶することができる複数個のメモリ手段と、記録再生ト
   ラックの位置情報に基づいて前記複数個のメモリ手段か
   ら特定のメモリ手段を選択する選択手段とを設け、前記
   複数個のメモリ手段には、それぞれ前記光ディスクの異
   なるトラックのフォーカスエラー情報を記録し、前記光
   ディスクのトラックに情報を記録し、又、前記光ディス
   クから情報を再生する際には、当該トラックの位置に対
   応するフォーカスエラー情報が格納されているメモリ手
   段が選択されるように制御し、フォーカスエラー信号と
   共に、前記選択されたメモリ手段からのフォーカスエラ
   ー情報がアクチュエータに供給できるようにしたことを
   特徴とする光ディスクに対するフォーカスサーボ方式。