JPH03259429A - フォーカス制御装置 - 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〕 本発明は光学的に情報を記録再生する光ディスク装置に
関し、特に、その光ビームを正確に記録面に照射するフ
ォーカス制御装置に関する。

〔従来の技術〕

レーザ光を集束して記録面に照射し、光学的に情報を記
録、再生する光ディスク装置においては、光ビームを極
めて微小なスポットに集束し、正確に記録面に照射する
ことが要求される。このため、光スポットの記録面に対
する焦点ずれ（フォーカスエラー）を光学的に検出し、
そのずれを補正するようにビーム集束用の対物レンズを
面と垂直方向に動かすフォーカッシング制御が必須であ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来のフォーカッシング制御においては
サーボゲインを適正な値に装置自体で自動的に調整する
機能がなく、ゲインは一般的に初期調整時の値に固定さ
れていた。一方、光ディスク装置においては、光ヘッド
、記録担体によってフォーカスエラー検出特性、フォー
カスアクチュエータ駆動特性にばらつきがあり、初期調
整時においても一々人手でゲイン調整を行うのは困難で
あった。さらに、光ヘツド特性の経時変化、記録担体の
交換などによるゲインの変動は補正のしようがなく、サ
ーボゲインが１＆通な値からずれて、特性不足あるいは
発振等の動作不安定を引き起す恐れがあるという欠点が
あった。

これらの問題を解決するには、装置自体が自動的にサー
ボケインを調整できる機能があれば良いのであるが、従
来適切な方法がなかった。従来のゲイン調整法の一例と
しては、装置内に発振器を備え、サーボループの一部ル
ープゲインをある周波数について測定し、ゲインを調整
する方法も提案されているが、構成が複雑になる上に、
そのような測定から調整を行う特別なモードを別に設定
する必要があり、簡単には実現できないという欠点があ
った。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のフォーカス制御装置は、フォーカス弓き込み時
のサーボループオン時からフォーカスエラー信号が０ク
ロスするまでの時間を検出する手段と、前記Ｏクロス後
のオーバーシュートのピーク値を検出する手段と、前記
０クロスまでの時間と前記オーバーシュートのピーク値
のそれぞれの規定値からのずれに対応してサーボゲイン
を変化させる手段とを備えている。

〔作用〕

本発明は、フォーカス引き込み時のサーボ応答特性をモ
ニターしてゲインの適／不適を判定しゲインを最適に、
自動的に設定するものである。

フォーカス引き込み動作は、記録担体の交換時に必ず行
なわれる動作であり、特別なモードを設定する必要なく
実行できる。また、ゲイン不適切の場合再度引き込み動
作をくり返すことも容易である。さらに、発振器等を備
えることも不要であり、本発明によればフォーカスサー
ボ系のゲイン自動調整が極めて容易に実現できる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明のフォーカス制御装置の一実施例を示す
ブロック図である。

光ヘツド２内に配置された半導体レーザ１０はレーサ駆
動回路３０より電流を供給されて、レーザ光を発光する
。半導体レーザ１０より出射された発散性のレーザ光は
コリメートレンズ１１により平行光に直され、ビームス
プリッタ１２を通って対物レンズ１３に入射する。対物
レンズ１３は光束を集束させ、記録担体１の表面上に微
小な光スポットを形成する。対物レンズ１３はフォーカ
スアクチュエータ１４に取りつけられ記録担体１の表面
に対し垂直方向に動き、光スポットを記録面に焦点を合
わせるように位置制御される。このように集束された光
スポットにより記録担体１に対して情報の記録あるいは
再生が行なわれることは既に良く知られてい°る。記録
担体１表面より反射された光は再び対物レンズ１３を通
り、ビームスプリッタ１２に入射する。ビームスプリッ
タ１２はハーフミラ−あるいは偏光ビームスプリッタで
構成され、反射されてきた光の一部をフォーカス検出器
１７に入射させるように光路を曲げる。ビームスプリッ
タ１２により光路を曲げられた反射光の一部は集束レン
ズ１５により集束性の光ビームとなる。集束レンズ１５
の後方にはナイフェツジ１６が配置され、いわゆるナイ
フェツジ形フォーカスエラー検出光学系を構成する。な
お、このフォーカス検出系は一例として示したのみであ
り、他の検出系であっても本発明の基本機能にはなんら
違いはない。ナイフェツジ１６によりほぼ半分遮光され
た光束はフォーカス検出器１７に入射する。フォーカス
検出器１７はナイフェツジ形検出系に対しては２分割さ
れた光検出器（フォトディテクター）であり、分割され
たそれぞれのエレメントの出力の差をとることにより焦
点誤差の対応する電気信号が得られる。差動アンプ２０
はフォーカス検出器１７の分割されたエレメントそれぞ
れの出力の差をとり増幅してフォーカスエラー信号１０
１を出力する。フォーカスエラー信号１０１はフォーカ
スサーボ回路２１に人力し、ゲインの調整、位相補償が
９丁なわれ、フォーカスサーボ信号１０５として出力さ
れる。フォーカシング追従動作時、即ち記録再生または
トラックアクセスのために光スポットを記録面に対して
合焦位置に保っている状態では、フォーカシングシーケ
ンス制御回路２４よりのモード切換信号１０９によりア
ナログスイッチ２５がフォーカスサーボ信号】０５を通
過させアクチュエータ制御信号１１０としてパワーアン
プ３１に人力させる。パワーアンプ３１はこのアクチュ
エータ制御信号１１０に対応した電流をフォーカスアク
チュエータ１４に供給し、対物レンズ１３の位置を記録
担体１との適正（合焦点）な関係を保つように駆動する
。このような構成によりフォーカシング追従動作が実現
される。しかしフォーカスサーボ回路２１におけるゲイ
ンの調整が適切でないと、ゲイン不足によってフォーカ
ス追従動作の不良、即ち焦点誤差の増大が起ったり、あ
るいはゲイン過大によって追従動作の不安定、更にはサ
ーボループの発振を引き起す危険がある。本実施例のフ
ォーカス制御装置はフォーカスサーボ回路２１内で設定
されるサーボゲインはフォーカス引き込み動作時に自動
的に調整される。

光ディスク装置の起動時、あるいは記録担体１の交換後
等、対物レンズＩ３が記録担体１の記録面に対し合焦点
の位置にない状態から合焦状態を保ったフォーカシング
追従動作に移るためにフォーカス引き込み動作が行なわ
れる。この場合はフォーカシングシーケンス制御回路２
４よりのフォーカス引き込みモード信号１０８によりフ
ォーカスプルイン信号発生回路２６は対物レンズ１３を
下に下がった状態（記録面から離れた状態）から徐々に
上昇させて記録担体ｌに近づけるためのランプ信号１０
６を発生する。このときモード切換信号１０９は引き込
みモードを指示し、アナログスイッチ２５はランプ信号
１０６を通過させてパワーアンプ３１に入力させる。こ
れにより対物レンズ１３は徐々に記録担体１に近づいて
行く。この引き込み動作の間レベル検出回路２２はフォ
ーカスエラー信号１０１をモニターし、フォーカスエラ
ーの絶対値があらかじめ定められた値以下になったとき
、即ち対物レンズ１３が合焦点位置まで一定の距離に近
づいたとき、フォーカスサーボ可能となったことを示す
フォーカシングゾーン信号１１１を出力する。フォーカ
シングシーケンス制御回路２４はこのフォーカシングゾ
ーン信号１１１を受けてモートをフォーカス引き込みモ
ードからフォーカシング追従動作に切換える。このとき
フォーカス引き込みモード信号１０８はオフとなってラ
ンプ信号１０６の発生を停止させるとともにモード切換
信号１０９はフォーカシング追従モードを指示してフォ
ーカスサーボ信号１０５がアナログスイッチ２５を通過
するようにアナログスイッチ２５を切換える。これと同
時にフォーカスサーボオン信号１０７がオンとなってフ
ォーカスゲイン調整回路２３にフォーカス引き込みのた
めのランプ信号発生状態からサーボループが閉じられた
状態に変わったことを知らせる。

フォーカスゲイン調整回路２３はこの時点から内部のタ
イマーを動作させフォーカスエラー信号１０１が０レベ
ル（合焦点）になるまでの時間の測定を開始する。対物
レンズ１３がサーボループの働きにより更に記録担体１
に近づきちょうど合焦点位置になったところでフォーカ
スエラー信号１０１はレベルＯとなる。レベル検出回路
２２はこのフォーカスエラー信号１０１のＯレベルクロ
スを検知しフォーカスＯクロス信号１０２をフォーカス
ゲイン調整回路２３に伝える。フォーカスゲイン調整回
路２３はこのフォーカスＯクロス信号１０２の人力によ
り、フォーカスサーボループを閉じてからの時間測定タ
イマーを停止させ、Ｏクロスまでの時間を得る。フォー
カスエラー信号１０１がＯになった後にもフォーカスサ
ーボの過渡応答により、対物レンズ１３は若干記録担体
１に接近し続け、いわゆるオーバーシュートを生じる。

レベル検出回路２２はフォーカスエラー信号０クロス以
後オーバーシユートのモニターを行い、オーバーシュー
ト量のピーク値を検出してその値をオーバーシュートピ
ーク信号１０３としてフォーカスゲイン調整回路２３に
伝える。フォーカスゲイン調整回路２３は、上述の時間
測定で得られたフォーカスサーボオンからフォーカスエ
ラーＯクロスまでの時間、およびオーバーシュートピー
ク値をそれぞれあらかじめ定められた規定値と比較して
、フォーカスサーボ回路２１のケインの過大または不足
を判定し、ゲイン調整信号１０４によりゲインの低減ま
たは増加の処置を行う。即ち、フォーカス引き込み時に
フォーカスサーボを閉しる時点での対物レンズ１３の位
置および速度は常にほぼ一定となっているから、フォー
カス０クロスとなる時間が短いことはフォーカスサーボ
ゲインが過大でサーボループの応答特性が速くなりすぎ
ていることを示す。同様にオーバーシュート量が過大で
あるのもサーボループのゲインが過大で十分なダンピン
グが得られていることを示す。したがって、フォーカス
０クロスまでの時間が短く、オーバーシュート量が大き
ければフォーカスサーボ回路２１のゲインが過大である
と判断され、フォーカスサーボ回路２１のケインを下げ
るようなゲイン調整信号１０４が伝えられる。逆に、０
クロスまでの時間が長くオーバーシュート量もほとんど
無いような場合はゲイン不足と判断され、フォー力スサ
ーホ回路２１のゲインを上げるようなゲイン調整信号１
０４か伝えられる。

なお、レベル検出回路２２は複数のコンパレータとピー
クホールド回路により構成でき、フォーカスゲイン調整
回路２３はタイマーを備えたマイクロプロセッサにより
実現できるが、よりコンパクトにするには、フォーカシ
ングシーケンス制御回路２４と合わせて、フォーカスエ
ラー信号１０１をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器
とマイクロプロセッサによっても簡単に実現できる。

このような動作によりフォーカスサーボのゲインは適正
値に自動調整される。なお、この調整動作はフォーカス
頁中き込み動作として、任意の回数をくり返すことがで
き、フォーカス応答特性、即ちゲインが適正値になるま
で修正が行なえる。

第２図（１）　、　（２）　、　（３）は第１図の実施
例の動作を示すための各信号波形図である。

フォーカス引き込み動作開始時においてはモート切換信
号１０９は引き込みモード（ロウレベル）となっており
、ランプ信号１０６がパワーアンプ３１に伝えられる。

ランプ信号１０６は当初負の大きなレベルとなっており
、対物レンズ１３を記録担体１より十分離れた位置に引
き下げる。その後ランプｆ、；写１０６のレベルが上昇
するのに従い、対物レンズ１３は徐々に記録担体１に近
づいて行く。記録担体１に対し対物レンズ１３がある程
度以内の距離にＢづくとフォーカスエラー信号１０１の
レベルは大きくなり、その後型に合焦点位置に近づくに
従ってフォーカスエラー信号１０１が０レベルに近づく
ようにレベルが下がってくる。このフォーカスエラー信
号１０１のレベルがあらかじめ定められた値Ｘ、以下に
なるとフォーカスサーボ可能と判断され、モード切換信
号１０９がフォーカシング追従モード（ハイレベル）と
なって、フォーカスサーボ信号＋０５をパワーアンプ３
１に伝える。同時にランプ信号１０６は０レベルに戻さ
れる。この時点でサーボ追従ループがクローズされるこ
とになり、この時点での対物レンズ１３の位置および速
度（即ちフォーカスエラー信号１０１の値および変化量
）がサーボ応答の初期条件となる。これらの初期値はラ
ンプ信号１０６の傾きが同してあり、かつサーボオン条
件値×１が同しであるため、多数回の引き込み動作に対
して同じ値となる。したかって、その後の対物レンズ１
３の応答、即ちフォーカスエラー信号１０１の応答はフ
ォーカスサーボループの特性を反映するものとなる。サ
ーボループの働きにより、フォーカスエラー信号１０１
はＯレベルに近つき、ｔｏの時点で０クロスする。サー
ボループを閉したとき（ｔ５〉からこの０クロス時点（
ｔｏ）までの時間Ｔ、はサーボゲインに応じて変化し、
サーボゲインが大きいとＴＲは短くなる。また、その後
フォーカスエラー信号１０１はオーバーシュートして負
のピーク値ＸＰに達する。このピーク点の大きさｘＰも
サーボゲインによって変わり、一般にゲインが大きいほ
ど負の大きな値をとる。したがって、これら２つの値Ｔ
８およびｘＰをモニターすることによりサーボゲインの
適／不適が判断でき、フォーカスサーボ回路２】のゲイ
ンを適正な値に修正できる。これにより、フォーカスサ
ーボループのゲインは自動的に適正な値に設定され、安
定なサーボ動作を実現することがてきる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、フォーカス引き込み動作
の際のＯクロスまでのタイミングおよびオーバーシュー
トのピーク値をモニターし、それらを適正ゲインの際に
想定される規定値と比較し、ずれに応じてサーボケイン
を修正することにより、特別な発振器等を備えることな
く、また特別にゲイン調整のための動作モードを設定す
る必要もなく、フォーカスサーボゲインを自動的に適正
値に調整することができ、記録担体の交換、光ヘッドの
経時変化等に対しても安定なフォーカス制御を行うこと
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフォーカス制御装置の一実施例を示す
ブロック図、第２図（１）　、　（２）　、　（３）は
第１図の実施例の動作を示すための波形図である。 １・・・・記録担体、 ２・・・・光ヘット・、 １０・・・・半導体レーザ、 １１・・・・コワメートレンズ、 １２・・・・ビームスプリッタ、 １３・・・・対物レンズ、 １４・・・・フォーカスアクチュエータ、１５・・・・
集束レンズ、 １６・・・・ナイフェツジ・ １７・・・・フォーカス検出器、 ２０・・・・差動アンプ、 ２１・・・・フォーカスサーボ回路、 ２２・・・・レベル検出回路、 ２３・・・・フォーカスゲイン調整回路、２４・・・・
フォーカシングシーケンス制御回路、２５・・・・アナ
ログスイッチ、 ２６・・・・フォーカスプルイン信号発生回路、３０・
・・・レーザ駆動回路、 ３１・・・・パワーアンプ、 １０１・・・フォーカスエラー信号、 １０２・・・フォーカス０クロス信号、１０３・・・オ
ーバーシュートピーク信号、１０４・・・ケイン調整信
号、 １０５・・・フォーカスサーボ信号、 １０６・・・ランプ信号、 ！０７・・・フォーカスサーボオン信号＋０８・・・フ
ォーカス引き込みモート信号、１０９・・・モート切換
信号、 １１０・・・アクチュエータ制御信号、１１１・・・フ
ォーカシンク′ゾーンイ言号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、集束されたレーザ光を記録担体に照射して情報の記
   録および再生を行うために、集束したレーザ光を記録面
   に焦点合わせを行う、光ディスク装置のフォーカス制御
   装置において、 フォーカス引き込み時のサーボループオン時からフォー
   カスエラー信号が０クロスするまでの時間を検出する手
   段と、 前記０クロス後のオーバーシュートのピーク値を検出す
   る手段と、 前記０クロスまでの時間とオーバーシュートピーク値の
   それぞれの規定値からのずれに対応してサーボゲインを
   変化させる手段を備えたことを特徴とする、光ディスク
   装置のフォーカス制御装置。