JPH04146565A - 光ディスク装置におけるディスク支持装置 - 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、光ディスクを回転させて、ピックアップにて
情報の再生または記録を行なう光ディスク装置に係り、
特にターンテーブルに設置されて回転する光ディスクの
記録面の振れを最少限に抑えることができるようにした
ディスク支持装置に関する。

【従来の技術１ 第１０図は、光ディスク装置において、光ディスクＤ０
を支持してこれを回転駆動するディスク支持装置の従来
の構造を模式的に示している。

符号１はターンテーブルであり、これに形成されたディ
スク支持面１ａにディスクＤ０が設置される。このター
ンテーブルｌの回転軸をＯ軸で示す、符号２はスピンド
ルであり、３はスピンドルモータである。ターンテーブ
ルｌは、上記スピンドルモータ３の動力によりスピンド
ル２を介して回転駆動される。上記スピンドル２の回転
軸をＺ軸で示している。また符号４はスピンドルモータ
３が設置されるシャーシである。

符号５は光ピツクアップであり、６はこれに設けられた
対物レンズである。光ディスク装置では、光ピツクアッ
プ５に設けられたアクチュエータにより対物レンズ６が
その光軸方向へ駆動され、対物レンズ６の焦点が光ディ
スクＤ０の記録面に常に合うようにフォーカシング補正
動作が行なわれる。

上記の対物レンズ６のフォーカシング補正動作は、その
光軸方向に対向する光ディスクＤ、の記銀面の変動に追
従するように行なわれるものであるため、フォーカシン
グ補正動作に必要な対物１ノンズ６の可動距離は、光デ
ィスクＤ。の記録面の振れ量に対応するものとなる。そ
こで光ディスクＤｏの記録面が対物レンズ６の光軸方向
へ振れる要因を説明すると、以下に列記するとおりであ
る。

（１１光ディスク００自体の半径方向への反りならびに
円周方向へのうねり、または光ディスクをターンテーブ
ル１にクランプする圧力Ｐにより生じる光ディスクＤ０
の半径方向への反りならびに円周方向へのうねり、 （２）ターンテーブル１の支持面１ａ（ディスクの記録
面の位置設定面Ａ６）とターンテーブルの回転軸０との
間の角度誤差ψ嶌、 （３）ターンテーブル１の回転軸Ｏとスピンドル２の回
転軸Ｚとの間の角度誤差ψ８、 （４）スピンドル２の回転軸Ｚとスピンドルモータ３の
設置基準面３ａとの角度誤差ψ３、（５）スピンドルモ
ータ３の設置基準面３ａとシャーシ４の取り付は面との
角度誤差ψ４、以上の各要因のうち（１）から（３）で
示すものは光ディスクＤ０の回転数に同期した周期的な
振れとなる。また（４）と（５）は、光ディスクＤ０の
記録面に添って移動する対物レンズ６と、光ディスクＤ
０の配録面との距離の変化を生じさせてフォーカシング
補正動作の要因になるが、これらは光ディスクＤ０の回
転による周期的な振れを生じさせるものではない。

さらに（１）の要因は、光ディスク自体の固有の周期を
持つ振れとなる。これはディスクの大きさや材質などに
影響があり、例えばコンパクトディスクの場合には、（
１）の要因による光ディスクの記録面の振れに対処する
ために対物レンズ６を光軸方向に動作させる距離は±０
．４ｍｍ程度である。

一方コンパクトディスクの場合のフォーカシング補正の
ために対物レンズ６を動作させる距離のトータルはほぼ
±ｌ＋ｕ＋であるため、その差である±０．６ｓｖ＋の
動作範囲は、前記要因のうちの（２）から（５）までの
機構的誤差によるものである。

〔発明が解決しようとする課題］ 上記のように例えばコンパクトディスクプレーヤにおい
てフォーカシング補正動作を適正に行なうためには、対
物レンズの可動範囲を±１ＩＩ１１に納めることが必要
になるが、これは逆に前記（２）から（５）の要因によ
る対物レンズの動作距離を±０．６ｍｍ以内に抑えるこ
とのできる装置構成を要求していることになる。ところ
が、上記各要因のうち（４）と（５）については、調整
作業により角度誤差ψ謝とψ４が最小となるように組み
立てたり、または対物レンズ６の光軸とスピンドル２の
回転軸２とを平行に近くなるように各部の調整を行なう
ことにより、その誤差を最小にしあるいは除去すること
が可能である。しかしながら、（２）と（３）による要
因、すなわち角度誤差ψ□とψ。

を除去することは非常に困難である。

さらに、最近実用化されつつある光メモリ装置などのよ
うに、今後の光ディスクは徐々に小型化の傾向にあり直
径３．５インチからさらに直径２インチのものまで想定
されるようになってきている。このような装置では、−
ディスクＤ６の小径化に伴い装置全体の小型化も要求さ
れるようになる。そのためピックアップ５も小型のもの
が要求される。さらに高速アクセスのアクセス速度を上
げるためには、ピックアップ５をさらに軽量化すること
が必要になる。

このようにピックアップ５が小型化軽量化されると、対
物レンズ６を駆動するアクチュエータの動作能力にも制
限が与えられ、例えばフォーカシング補正のための対物
レンズの可動範囲を±０．２票暖程度まで短くすること
が望まれるようになる。一方、フォーカシング補正が必
要となる前記各要因のうち、ｆｉｌで示す光ディスクＤ
０自体の反りやうねりであるが、これはディスクが小型
になれば当然のその反り量やうねり量が小さくなり、こ
の（１）の要因に基づく対物レンズの補正可動距離はコ
ンパクトディスクに比べて短くて済むようになる。また
前述のように（４）と（５）の要因はａｍ作業により除
去できるものの、（２）と（３）の要因は、やはり従来
のコンパクトディスクの場合と同様に除去できず、よっ
てフォーカシング補正のための対物レンズの可動範囲を
前述の例えば±０．２■■程度まで短くすることは現状
では困難である。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、前記（
２）　、　（３１とで示す要因による、光ディスクの記
録面の振れのうち、対物レンズの光軸方向への周期的な
変動成分を除去できるようにして、対物レンズのフォー
カシング可動範囲を最小にできるようにした光ディスク
装置におけるディスク支持装置を提供することを目的と
している。

【課題を解決するための手段］ 本発明によるディスク支持装置は、光ディスクが設置さ
れ且つモータにより回転駆動されるターンテーブル上に
、このターンテーブルと光ディスクとの相対角度を調節
するために進退駆動される複数のアクチュエータが設け
られていることを特徴とするものである。

【作用１ 上記手段では、ターンテーブルに設けられた例えば３個
のアクチュエータを進退動作させることにより、３個の
アクチュエータの頂点を含む調整面の傾斜角度を設定で
きるようにしている。この調整により、第１０図におい
てディスクの記録面の位置設定面Ａ、とスピンドル２の
回転軸Ｚとの角度誤差すなわちψ、とψ３を吸収するこ
とができる。よってスピンドル２が回転したときに前記
位置設定面Ａ０の回転軸Ｚに対する垂直度が向上され、
前記（２）と（３）の要因によるディスクの記録面の振
れがなくなり、対物レンズの光軸をスピンドルの回転軸
２と平行に設定しておくことにより、対物レンズのフォ
ーカシング補正のための可動範囲を最小にできるように
なる。なお、この手段を用いても、第１０図におけるψ
、とψ、の角度誤差自体を除去するわけではないため、
これらの角度誤差によりスピンドルの回転軸Ｚに対する
ディスク記録面のトラックの中心の振れは残る。

しかしながらこの振れは、対物レンズの光軸に対し垂直
面内の振れであるため、トラッキングサーボやスピンド
ルサーボにより補償できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面によって説明する。

第１図は本発明による光ディスク装置のディスク支持装
置を示す斜視図である。

図において符号ｌはターンテーブル、２はスピンドルで
Ｚはその回転軸を示す、符号３はスピンドルモータであ
る。

ターンテーブルｌの表置には３つのアクチュエータ１１
．１２．１３が設けられている。このアクチュエータ１
１．１２．１３は、それぞれ積層型圧電素子または形状
記憶素子などにより構成されており、それぞれに与えら
れる電圧または濃度などに応じてターンテーブルｌの表
面から進退動作する。このアクチュエータ１１．１２゜
１３の頂点を結ぶ平面が仮想のｍ１１面（第２図の符号
Ａ）である、ディスクＤ０の下面は各アクチュエータ１
１．１２．１３の頂点に設置され、クランパ１４により
クランプされる。よってディスクＤｏの下面はアクチュ
エータの頂点を結ぶ仮想の調整面Ａに一致することにな
る。このようにディスクがアクチュエータ１１．１２．
１３の頂点に直接設置されても良いが、アクチュエータ
１１．１２．１３の頂点に別個の調整板が設けられ、こ
の調整板の上面が調整面Ａとなって、その上にディスク
が設置されるようにしてもよい、なおディスクを支持す
る構造としては、光ディスクを回転中心にセンタリング
する機能も必要であるが、このセンタリングのための構
造については。

第１図では省略している。

第２図では、上記３つのアクチュエータ１１゜１２．１
３の頂点を結ぶ調整面をＡで示している。このディスク
支持装置に光ディスクＤ０をクランプし、再生または記
録動作を開始するときに、各アクチュエータ１１．１２
．１３の伸縮量を制御して調整面Ａの状態を変え、この
調整面Ａを基準として設置される光ディスクの記録面、
Ｄの位置をスピンドルの回転軸Ｚに対して適正な位置と
なるようにｍ１ｌｌ、この調整が完了した後に、ピック
アップにより情報の再生または記録な行なう。

この調整作業は次の二段階にて行なわれる、まず第３図
に示すように、設置されたディスクの記録面りとスピン
ドルの回転軸２との間の傾き、すなわち記録面りの法線
Ｎ＋　と回転軸Ｚとの傾きａを修正する。これは各アク
チュエータ１１゜１２ならびに１３の伸縮量により、前
記調整面Ａを軸Ｚに対して傾け、調整面Ａの法１！　Ｎ
　ａと回転軸Ｚとの間の傾きβを設け、この調整面Ａの
傾きβにより、記録面りの傾きを吸収する。

また次の段階は、第４図に示すように、ディスクの記録
面りの光軸方向の振れ６つの中心高さ位置Ｈ２を、対物
レンズ６のフォーカシング補正のための可動範囲δ、の
中心位置Ｈ８の高さに対して調整する。すなわち対物レ
ンズ６がＨ３の高さ位置にあるとぎに、照射される検知
光のスポットがＨ露の位置に結ばれるように、さらに詳
しくは、ＨｌとＨ８との距離が対物レンズ６の焦点距離
ｆと一致するようにＩＩ！Ｉする。これは第３図の段階
において調整面Ａの傾き角度βならびにその方向が決ま
った段階で、そのまま各アクチュエータ１１．１２．１
３の伸縮量を調整することにより制御される。

上記の各段階の調整を行なうための制御方式の一例を第
５図によって説明する。

第５図は制御ループを示しているものである。

この制御ループによる動作は、フォーカシング補正動作
が作動し、この補正動作がロック状態すなわちフォーカ
シング補正動作が安定した状態で行なわれる。まずフォ
ーカシング補正では、ピックアップの受光部であるビン
ホトダイオードＰＤにより検出されたフォーカスエラー
信号１５が出力される。これが補償回路１６により処理
され、その出力に基づいてピックアップ５内に設けられ
たフォーカスアクチュエータ１７が動作し、対物レンズ
６の高さ位置が変えられる。さらに対物レンズ６の高さ
とディスクの記録面の位置との間の焦点距離の誤差がな
いように符号１８の部分で制御される。このループによ
り対物レンズがディスクの記録面りの振れに追従するフ
ォーカシング補正が行なわれる。ここで、フォーカスア
クチュエータを駆動するための駆動電圧Ｖａが１９の段
階を軽でローパスフィルタ２０から取出される。その電
圧の変化を符号２１で示す、１９にて取出されるフォー
カスエラー信号に基づく駆動電圧Ｖａは、従来技術の項
で説明した（２）と（３）で示す要因に基づくものや（
１）の要因、すなわちディスクの反りやうねりによるも
のなどすべての要因に基づくものを含んでいる。前記ロ
ーパスフィルタ２０では、駆動電圧Ｖａのうち、ディス
クの回転数に基づいて変動する周波数成分が得られる。

すなわち従来技術の項で示した各要因のうち主に（２）
と（３）で示したディスクの回転に応じてその記録面り
が振れることによるフォーカスエラー信号に基づく駆動
電圧Ｖａの成分が得られる９この符号２１で示す駆動電
圧Ｖａの変動量（最大値と最小価の差）をΔＶａとする
と、これはフォーカシング補正動作が行なわれている条
件下において、ディスクの回転数に同期したディスクの
記録面りの振れに対応している。よって第３図に示すｍ
！１面Ａの法ｔ！Ｎｍの傾斜角度βならびに法線Ｎ、の
方向を変え、前記変動量ΔＶａが最小になるように調整
することにより、ディスク記録面りの回転軸Ｚに対する
傾きαを補正することが可能になる。さらに２１に示す
駆動電圧において、変動量ΔＶａの平均値と基準電圧（
例えば０ボルト）との間の偏り量δｌをゼロとするよう
に各アクチュエータ１１．１２．１３を制御することに
より、第４図においてＨ，とＨ３との距離を対物レンズ
６の焦点路Ｉｆに合わせることができるようになる。

そして上記の二段階の調整が完了した後に光ディスクの
情報の再生または記録が開始される。

このａｍが完了することにより、第１０図においてψ１
とψ３で示す角度誤差に基づく、ディスクの記録面りの
周期的な振れ（ディスク回転数に応じた振れ）を除去し
または最小にでき、前述の（２）と（３）の要因に基づ
（対物レンズ６の）域−カシング補正動作はほとんど不
要になる。また前述のように、第１０図においてψ、と
ψ４の角度誤差は組み立て調整により最小にできるため
、結果的には、ピックアップの対物レンズの補正動作量
は実質的に（１１の要因であるディスクの反りやうねり
などに基づく補正量のみで十分となり、フォーカス補正
動作の負担を減少できるようになる。

なお、上記調整のうち調整面Ａの傾きならびにその傾斜
方向の決定は、各アクチュエータ１１゜１２．１３の伸
縮量を変化させ、トライアンドエラーによりΔＶａが最
小になる位置を探すようにすればよい、ある、いは演算
処理により調整面Ａの傾きならびにその傾斜方向の算出
を行なうこともできる。以下において、その算出方法な
らびに制御方法の一例をさらに詳しく説明する。

まず、各アクチュエータ１１．１２．１３の伸縮量を制
御して、これらの頂点を含む面である調整面Ａに、スピ
ンドル２の回転軸Ｚに対して所定の傾斜角βを与える。

このときの調整面Ａの法線は、これまで説明してきたと
おり第２図ならびに第３図で示すＮ８である。なお、調
整面Ａが回転軸之に対して垂直であったとき、すなわち
調整面Ａを傾斜させる前のβが０であった時点でのディ
スクの記録面りの回転軸Ｚに対する傾斜角はαであり、
その法線はＮ１である。

次に上記のように傾斜した調整面Ａをその傾斜角度を変
えることなく、回転軸Ｚを中心として回転させる。第７
図（Ａｌ　からｆＤ）までは、調整面Ａの法線Ｎ雪が回
転軸Ｚの回りを回転している状態を示している。このＮ
８の回転周期はスピンドル２の回転周期のｍ倍に設定す
る（ｍは整数）。

すなわち調整面Ａの法線Ｎ８がスピンドル２の回転軸Ｚ
の回りを１回転する間に、スピンドル２ならびにディス
ク記録面りは回転軸Ｚの回りをｍ回転するように設定す
る。この調整面Ａの動作は、第６図に示すように、各ア
クチュエータ１１゜１２．１３（例えば積層型圧電素子
などにより構成されている場合）にそれぞれ駆動電圧を
与えることにより行なわれる。各アクチュエータ１１゜
１２．１３には同−周期先で同一振幅の駆動電圧が与え
られる。この周期λはスピンドル２の回転周期のｍ倍で
ある。また振幅は、法線Ｎ２と回転軸Ｚとの角度βを決
める要素となる。さらに各アクチュエータ１１．１２．
１３へは隣接するものに対し、上記駆動電圧を順番にｌ
／３λずつ位相をずらして供給する。これにより第７図
に示すように、法線Ｎ３が回転軸Ｚの回りを前記周期に
て回転することになる。

第８図（Ａ）はスピンドル２ならびにディスクの回転角
度を時間軸ｔに対して示し、第８図（Ｂ）は調整面Ａの
法線Ｎ８の回転軸Ｚに対する回転角度を時間軸ｔに対し
て示している。前述のようにＮｔが１回転（３６０度回
転）する間にスピンドル２はｍ回転する。もともと回転
軸Ｚに対してαだけ傾斜しているディスクに対し、これ
を支持している調整面Ａがβだけ傾いて回転ししかも法
線Ｎ寞が１回転する間にディスクがｍ回転するのである
から、ディスク記録面りと回転軸Ｚとの傾斜角度ならび
にその傾斜方向は刻々と変化する。このときの第５図に
て符号２１で示す駆動電圧Ｖａを見ると、まずスピンド
ル２が１回転する時間（第８図ｆＡｌの１＋）に、フォ
ーカスエラー信号に基づく駆動電圧Ｖａ（ただし、ロー
パスフィルタ２０を通過したもの）は１周期だけ変動す
る（２１の駆動電圧でもこの周期をｔｌで示す）。

そしてこの１周期分の駆動電圧の変動量（最大値と最小
値との差）ΔＶ　ａ　ｒが得られる。さらにスピンドル
２が１回転する間にも同様に駆動電圧Ｖａが１周期分変
化してこのときの変動量ΔＶ　ａ　ｘが得られる。ただ
しスピンドル２が３６０度回転するたびに調整面Ａの法
線Ｎ、の向きが第７図の各図に示すように刻々と変化す
るため。

ディスク記録面りと回転軸Ｚとの間の傾きの最大値が変
化する。よって前記変動量ΔＶ　ａ　＋　、Δ■ａ、・
・・ΔＶ　ａ　ｍが刻々と変化することになる。

この変動量ΔＶａをプロットしたのが第８図（Ｃ１であ
る。調整面Ａが１回転する間にこの駆動電圧Ｖａの変動
量ΔＶａはｍ個プロットできる。第８図（Ｃ１において
ΔＶａが徐々に低下して増加に転じる時点が、ディスク
の振れがもっとも小さくなるときであり、このときのデ
ィスク記録面りの法線Ｎ、の回転軸２に対する傾き角度
は最小値の（α−β）である、逆にΔＶａが徐々に増加
して減少に耘じる時点が、ディスクの振れがもつとも大
きい時であり、法線Ｎ、の回転軸２に対する傾き角度は
最大値の（ａ＋β）である、上記のようにΔＶａが最小
値となったときに、第６図による駆動電圧を停止し、調
整面Ａの回転を停止させれば、このとき調整面Ａの法線
Ｎ１は回転軸Ｚとディスクを傾けている法線Ｎ１とを含
む面内に位置し、しかも回転軸Ｚを挟んでＮ、とＮ、が
逆方向へ向く、これにより調整面Ａを傾斜させる方向（
Ｎ諺を向ける方向）を知ることができる。よって各アク
チュエータ１１．１２．１３の伸縮量を制御してｍ整面
Ａを前記で知ることができたＮｓの方向へ倒し、その傾
斜角度βを変えて、第５図の符号２１で示す変動量△Ｖ
ａが最小値となったときあるいはゼロとなったときに、
第１０図のψｒとψ諏によるディスクの傾きを吸収でき
たことになる。

次に第９図ｆＡｌ　とｆ８１で示すように、駆動電圧Ｖ
ａの平均価△Ｖ′が基準値Ｖ、となるように各アクチュ
エータ１１．１２．１３の伸縮量を同じ量だけ変える。

これにより第９図（Ｂｌに示すように、対物レンズ６の
可動域の中心に、フォーカシング制御の中立点を位置さ
せることができるようになる。

［効果〕 以上のように本発明によれば、第１０図におけるψ１と
ψ２で示す負度誤差があっても、これを吸収でき、この
ψ、とψ、に起因するフォーカスエラーを除去できる。

よって調整作業により第１０図におけるψ３とψ４の角
度誤差を無くすことにより、フォーカス補正を実質的に
ディスクの反りやうねりに対応する範囲に抑えることが
できる。よってフォーカス補正のためのアクチュエータ
を小型化でき、ピックアップの重量を減少して高速アク
セスにも対応できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるディスク支持装置の構造の一例を
示す斜視図、第２図はディスク記録面の倒れと調整面の
倒れを模式的に示す斜視図、第３図は第１の段階のｉｍ
＊工程の説明図、第４図は第２の段階の調整工程の説明
図、第５図はｍ！１のための制御装置の一例を示すブロ
ック図、第６図は調整作業のための各アクチュエータを
駆動する電圧の波形を示す線図、第７図ｆＡ１から（Ｄ
）は第６図の駆動電圧により回転させられるｍ１１１面
を示す説明図、第８図（Ａｌ　、　（Ｂｌ　、　（Ｃ１
はスピンドルの回転角度、１１１１面の法線の回転角度
、これらの回転による駆動電圧の変化（フォーカスエラ
ー信号の変化）をそれぞれ示す線図、第９図（Ａ）　、
　（Ｂｌは対物レンズの可動域の中立点をディスクの振
れの平均点に合わせるための制御を説明する線図、第１
０図は従来のディスク支持装置の問題点を示す構造図で
ある。 １・・・ターンテーブノ１ハ　２・・・スピンドル、Ｚ
・・・スピンドルの回転軸、３・・・スピンドルモータ
、１１．１２．１３・・・アクチュエータ、１４・・・
クランパ、Ｄ・・・光ディスクの配録面、Ａ・・・調整
面。 第３図 第４図 Ｎ−回転角 第８図 第９図 （Ａ） （Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、光ディスクが設置され且つモータにより回転駆動さ
   れるターンテーブル上に、このターンテーブルと光ディ
   スクとの相対角度を調節するために進退駆動される複数
   のアクチュエータが設けられていることを特徴とする光
   ディスク装置におけるディスク支持装置