JPH04345925A - 光ディスク装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多数の情報トラックを
有する記録担体に半導体レーザー等より放射した光ビー
ムをフォーカス制御及びトラッキング制御しつつ、情報
の記録再生を行う光ディスク装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の光ディスク装置を示すブロ
ック図である。記録担体１はモータ２の回転軸に取り付
けられて、所定の回転数で回転している。

【０００３】記録担体１上には信号が記録された幅０．
６μｍ、トラックピッチ１．６μｍのトラックがスパイ
ラル状に設けられている。又、このトラックにはトラッ
クを識別するための番地信号が記録されている。

【０００４】半導体レーザ等の光源３より発生した光ビ
ームはカップリングレンズ５で平行光にされた後に偏光
ビームスプリッター６，１／４波長板７を通過し、全反
射ミラー８で反射され、収束レンズ１０で収束され、記
録担体１上に照射されている。　　収束レンズ１０は記
録担体１の面と垂直な方向にのみ伸縮し水平方向には伸
縮しない２枚の板バネ１２を介してフレーム１３に取り
付けられている。

【０００５】記録担体１で反射された反射光９は、収束
レンズ１０を通過して、全反射ミラー８で反射され、１
／４波長板７を通過した後に偏光ビームスプリッター６
で反射され検出レンズ８１に入射する。検出レンズ８１
を通過した反射光９のー部は反射ミラー８２により光検
出器８３に入射する。光検出器８３は２分割構造になっ
ており、この出力はそれぞれ増幅器８４，８５に送られ
る。増幅器８４、８５の出力は差動増幅器８６のそれぞ
れの端子に入力されており、差動増幅器８６は両信号の
差に応じた信号を出力する。これら検出レンズ８１、反
射ミラー８２及び光検出器８３はフォーカスずれ量を検
出するナイフエッジ法を構成している。従って、差動増
幅器８６の出力は、収束レンズ１０によって絞られた光
ビーム４の焦点位置と記録担体１とのずれを示すフォー
カスエラー信号（以下、ＦＥ信号と記す。）となる。収
束レンズ１０はコイル８９に電流を流すとコイル８９が
電気磁気力を受け、記録担体１に垂直な方向に移動でき
る構成になっている。差動増幅器８６の出力信号はＡ／
Ｄ変換器１５によりディジタル信号に変換されフォーカ
ス制御系の位相を補償するためのディジタルフィルタ３
６に入力される。ディジタルフィルタ３６の出力はＤ／
Ａ変換器２０に入力され、アナログ信号に変換される。 変換されたアナログ信号は電力増幅するための駆動回路
３７を介してコイル８９に加えられる。従って、収束レ
ンズ１０は差動増幅器８６の信号に応じて駆動され、記
録担体１上に光ビーム４の焦点が常に位置するようにフ
ォーカス制御される。

【０００６】他方、検出レンズ８１を通過した反射光９
のー部は、光検出器１１上に照射される。全反射ミラー
８及びコイル１４が取り付けられたフレーム１３は、コ
イル１４に電流を流すとコイル１４が電気磁気力を受け
、記録担体１の半径方向に移動できる構成になっている
。フレーム１３が記録担体１の半径方向に移動すると、
板バネ１２を介しフレーム１３に取り付けられた収束レ
ンズ１０も同様に移動する。光源３，カップリングレン
ズ５，偏光ビームスプリッター６，１／４波長板７、検
出レンズ８１、反射ミラー８２及び光検出器１１、８３
は装置のフレーム固定されている。なお、装置のフレー
ムは省略している。

【０００７】その光検出器１１は２分割構造になってお
り、この出力はそれぞれ増幅器１６，１７に入力される
。増幅器１６，１７の出力は差動増幅器１８のそれぞれ
の端子に入力されており、差動増幅器１８は両信号の差
に応じた信号を出力する。

【０００８】差動増幅器１８の出力は、記録担体１上に
収束されている光ビーム４とトラックとの位置ずれを示
すトラッキングエラー信号（以下、ＴＥ信号と記す。）
となる。

【０００９】差動増幅器１８の出力信号はＡ／Ｄ変換器
２３によりディジタル信号に変換され、トラッキング制
御系の位相を補償するためのディジタルフィルタ２２に
入力される。ディジタルフィルタ２２の出力はＤ／Ａ変
換器２３によりアナログ信号に変換され、電力増幅する
ための駆動回路３８を介してコイル１４に加えられる。 従って、収束レンズ１０は差動増幅器１８の信号に応じ
て駆動され、記録担体１上に収束されている光ビーム４
は、常にトラック上に位置するようトラッキング制御さ
れる。

【００１０】ところで記録担体上には多数のトラックが
設けられており、所望する情報を得るためには検索機能
が必要不可欠である。

【００１１】所望するトラックの検索は、マイクロコン
ピュータ３５（以下、ＣＰＵと記す。）によりスイッチ
２５の端子ａとｃを接続しトラッキング制御を不動作に
して、データバスライン３０を介しＤ／Ａ変換器２３に
信号を出力し光ビームがトラックを横断する様にフレー
ム１３を駆動して行われる。

【００１２】図６に示したフォーカス制御用のディジタ
ルフィルタ３６のブロック図を図７に示す。図７におい
て入力端子２００は図６のデータバスライン３３に、入
力端子２１４はデータライン２６に、出力端子２０１は
データバスライン３４に接続されている。スイッチ２１
３はフォーカス制御のＯＮ／ＯＦＦを制御する。加算器
２０２、２０５、２０９、２１１は、入力信号を加算し
出力する。乗算器２０３、２０７、２０８、２１０、２
１２は、入力信号に係数を乗算し出力する。このディジ
タルフィルタ３６は周期Ｔの基準クロックで動作してお
り、遅延回路２０４、２０６は入力信号を周期Ｔの時間
だけ遅延し出力する。点線で示したブロックＡはフォー
カス制御系の低域のゲインを高くする位相遅れ補償フィ
ルタで、ブロックＢはゲイン交点近傍の位相余裕を確保
するための位相進み補償フィルタである。図８に位相補
償フィルタのゲイン及び位相の特性を示す。特性（ａ）
がブロックＡの特性を、特性（ｂ）がブロックＢの特性
を、特性（ｃ）がブロックＡとブロックＢを加算した全
体の特性を各々示す。なお、縦軸はゲインをデシベル（
ｄＢ）で位相を度で示し、横軸は周波数を対数（Ｌｏｇ
）で示している。ブロックＡの特性（ａ）は、積分を示
しゲインの傾きは−２０ｄＢ／ｄｅｃとなる。また、ブ
ロックＢの特性（ｂ）のｆｇ近傍のゲインの傾きは、ほ
ぼ２０ｄＢ／ｄｅｃとなる。特性（ｃ）に示した周波数
ｆｇがフォーカス制御系のゲイン交点でありその周波数
で位相余裕を確保するために位相進みが最大になってい
る。また、ブロックＡの位相遅れ補償フィルタの効果が
現れるのは周波数ｆｌ以下でありそれに伴って位相が遅
れ始めている。なお、ー般にｆｇは数１００Ｈｚから数
ｋＨｚに設定されている。

【００１３】周波数ｆｇでのゲインＧｇは、フォーカス
制御系の開ループ特性を周波数ｆｇで０ｄＢにする値で
ある。ここでゲイン交点の周波数ｆｇとゲインＧｇとの
関係を簡単に説明する。フォーカス制御系の開ループゲ
インはフォーカスアクチュエータゲインと、ディジタル
フィルタゲインと、アンプ等のゲインの積で示される。 ー般にアンプ等のゲインは数１０ｋＨｚ以下ではー定で
あるのでフォーカスアクチュエータゲインとディジタル
フィルタゲインの積を変えることでゲイン交点ｆｇを変
えることができる。フォーカスアクチュエータの駆動電
流に対する変位の関係はー般に２次比例要素の特性にな
っており、ゲイン交点近傍では−４０ｄＢ／ｄｅｃの傾
きになっている。よって、ｆｇを１／２倍の周波数にす
るとその時のＧｇは１２ｄＢ低くする必要がある。とこ
ろでー般にフォーカス制御用コイルに電流を流す電源の
電圧値は制限があるため、ディジタルフィルタのゲイン
を高くするとノイズにより駆動電流が飽和し易くなる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ナイフエッジ法等のー
般的なＦＥ信号の検出方式は光ビームがトラックを横断
することによってＦＥ信号にノイズが重畳される。とこ
ろでー般にフォーカス制御用コイルに電流を流す電源の
電圧値は制限があるため、ノイズによって駆動電流が飽
和する場合が起こる。特にトラッキング制御を不動作に
して行う検索動作中は駆動電流の飽和が大きく、場合に
よってはフォーカス制御系のゲインが低下することで位
相余裕が低下し発振状態に成ることがある。

【００１５】本発明は、上述した従来の課題に鑑みてな
されたものであり、検索動作中でも安定したフォーカス
制御を可能とする光ディスク装置を提供することを目的
とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の光ディスク装置
は、記録担体の記録面より信号を再生する光ビームの焦
点位置と記録面とのずれ量を検出する焦点ずれ検出手段
と、焦点位置を記録面に垂直な方向に駆動するフォーカ
ス制御用移動手段と、前記焦点ずれ検出手段の出力に基
づいて記録面上に焦点位置があるように前記フォーカス
制御用移動手段を制御する、特性が切り替え可能なフォ
ーカス制御手段とを備えたものである。

【００１７】

【作用】本発明はトラッキング制御手段が不動作になっ
た場合にフォーカス制御手段の特性を切り換え制御帯域
を狭くする。その結果、駆動信号の飽和が起こりにくく
安定したフォーカス制御が可能になる。

【００１８】

【実施例】以下本発明のー実施例の光ディスク装置につ
いて、図面を参照しながら説明する。

【００１９】図１は本発明の一実施例における光ディス
ク装置のブック図を示すものである。符号１から１８、
２０から２３、２５、２６、２９から３４、３７、３８
、８１から８６、８９は図６の従来の装置と同様である
ので説明を省略する。

【００２０】ディジタルフィルタ１９はデータライン２
８を介しＣＰＵ２４からの信号により、トラッキング制
御が動作状態と不動作状態でフィルタ特性を切り換える
。またデータバスライン２７を介しＣＰＵ２４により、
トラッキング制御が動作状態から不動作状態に切り替わ
る場合とトラッキング制御が不動作状態から動作状態に
切り替わる場合にフィルタ内の所定の遅延回路の値を書
き換える。

【００２１】次にフォーカス制御用のディジタルフィル
タ１９について図２に示したブロック図を用いて詳細に
説明する。図２の入力端子３００は図１のデータライン
３３に、入力端子３０２はデータバスライン２７に、入
力端子３２４はデータライン２８に、出力端子３２５は
データバスライン３４にそれぞれ接続されている。符号
３０１、３０８、３１１、３１７、３２０、３２３はス
イッチを示す。符号３０４、３０９、３１０、３２６は
加算回路を示す。符号３０６、３０７、３１３、３１４
、３１５、３１６、３１８、３１９、３２１、３２２は
入力信号に係数を乗算し出力する乗算器を示す。符号３
０５、３１２は　入力信号を周期Ｔの時間だけ遅延し出
力する遅延回路を示す。なお、各々の回路はディジタル
値で処理している。

【００２２】まず、トラッキング制御が動作中のフィル
タの動作を説明する。フォーカス制御のＯＮ／ＯＦＦを
制御するスイッチ３０１は閉じられフォーカス制御が動
作状態となっている。また、スイッチ３０８、３１１、
３１７、３２０、３２３はそれぞれＱ１とＳ１、Ｓ２と
Ｑ２、Ｑ３とＳ１、Ｑ４とＳ４、Ｑ５とＳ５が接続され
ている。点線で示したブロックＡは位相遅れ補償フィル
タを構成しており、ブロックＢは位相進み補償フィルタ
を構成している。図３にディジタルフィルタの特性を示
す。特性（ａ）の実線はブロック図Ａの特性を、特性（
ｂ）の実線はブロックＢの特性を、特性（ｃ）の実線は
ブロックＡとブロックＢの特性を加算した特性を各々示
す。なお、従来例の説明で用いた図８のディジタルフィ
ルタの特性とー致している。この場合のフォーカス制御
系のゲイン交点は特性（ｃ）に示すように位相余裕がほ
ぼ最大となるｆｇ１であり、ゲインはＧｇである。また
、低域の位相遅れ補償はｆｌ１以下の周波数で動作して
いる。

【００２３】次に検索のためトラッキング制御が不動作
になった場合の動作を図２を用いて説明する。スイッチ
３０８、３１１、３１７、３２０、３２３はそれぞれＲ
１とＳ１、Ｓ２とＲ２、Ｒ３とＳ１、Ｒ４とＳ４、Ｒ５
とＳ５が接続されている。この時の点線で示したブロッ
クＡは位相遅れ補償フィルタの、またブロックＢは位相
進み補償フィルタの特性を図３の点線のように示す。特
性（ａ）の点線はブロックＡの特性を、特性（ｂ）の点
線はブロックＢの特性を、特性（ｃ）の点線はブロック
ＡとブロックＢの特性を加算した特性を各々示す。各特
性に於て実線がトラッキング制御が動作中のフィルタの
特性を示す。この場合のフォーカス制御系のゲイン交点
は特性（ｃ）に示すように位相余裕がほぼ最大となるｆ
ｇ２であり、ゲインはＧｇである。また、低域の位相遅
れ補償はｆｌ２以下の周波数で動作している。以下の説
明を簡単にするためにｆｌ２＝ｆｌ１／２，ｆｇ２＝ｆ
ｇ１／２と設定する。この場合特性（ａ）の実線と点線
のゲイン差は直線の傾きが−２０ｄＢ／ｄｅｃであるこ
とから６ｄＢとなる。また、従来例の項で説明したよう
にゲイン交点の周波数ｆｇを１／２倍の周波数にすると
その時のフィルタのゲインＧｇを約１２ｄＢ低くする必
要がある。よって、図２の乗算器３２１の係数を１とす
ると、乗算器３２２の係数は−１２ｄＢ即ち約１／４と
なる。図３の特性（ｄ）に乗算器３２２の係数を含めた
フィルタ特性を示す。実線はトラッキング制御が動作し
ている場合で、点線が不動作のばあいである。Ｇｇ１と
Ｇｇ２のゲイン差は１２ｄＢで、低周波域でのゲイン差
は１８ｄＢとなる。

【００２４】次にトラッキング制御が動作状態と不動作
状態でフォーカス制御系のフィルタ特性を切り換えると
共にゲイン交点を切り換えることによる効果を説明する
。まず、光ビームがトラックを横断することによってＦ
Ｅ信号にノイズが重畳されることについて説明する。 図４にトラックを光ビームが横断した場合のＴＥ信号と
ＦＥ信号の関係を示す。（ａ）はトラックと光ビームを
示す。波形（ｂ）に光ビームがトラックを横断した時の
ＴＥ信号を、波形（ｃ）にＦＥ信号を各々示す。よって
、検索中にはＦＥ信号にノイズが重畳されることになる
。検索中の光ビームの速度は約１ｍ／ｓに達するために
、ＴＥ信号の周波数はＤＣから数１００ｋＨｚにもおよ
ぶ。ＦＥ信号に重畳されるノイズも同様にＤＣから数１
００ｋＨｚにおよぶことになる。

【００２５】ここでトラッキング制御が不動作状態でも
動作状態と同様なフィルタ特性及びゲイン交点で検索を
行った場合の問題点を説明する。即ち、検索中のフィル
タ特性を図３の特性（ｄ）に実線で示した特性とした場
合である。フォーカス制御用のディジタルフィルタはゲ
イン交点での位相余裕を確保するためにゲインを持ち上
げている。検索中のＴＥ信号の周波数が、このゲインを
持ち上げた周波数帯に重なるとフィルタ出力が飽和する
こととなる。また、フィルタが飽和しなくともフォーカ
ス制御用コイル８９に電流を流す電源の電圧値は制限が
あるため駆動電流が飽和することとなる。従って、飽和
のためにフォーカス制御系の開ループ特性のゲインが低
下し、それに伴ってゲイン交点の周波数も低くなる。飽
和の程度がおおきい場合にはゲイン交点の周波数が位相
余裕の確保できない周波数まで低下しフォーカス制御系
が発振状態になることがある。

【００２６】そこで、トラッキング制御が不動作の場合
にはフィルタ特性を図３の特性（ｄ）に点線で示した特
性に切り換えるようにする。従って、フィルタの飽和及
び駆動電流の飽和の程度が小さくなると共に飽和した場
合でも低域の位相遅れ補償が動作する周波数ｆｌ２が低
くなっているため位相余裕が確保できる周波数範囲は同
程度確保されている。このためにフォーカス制御系が発
振状態になることはなく、安定なフォーカス制御が可能
となる。

【００２７】なお、ー般にトラッキング制御を動作状態
にして行うデータの記録再生に比べ検索中でのフォーカ
ス制御系の精度は必要とされないためゲイン交点を低く
しても問題はない。

【００２８】次にＣＰＵ２４により、データバスライン
２７を介しトラッキング制御が動作状態から不動作状態
に切り替わる場合とトラッキング制御が不動作状態から
動作状態に切り替わる場合に、図２に示した遅延回路３
０５の値を書き換える動作について説明する。図３の特
性（ｄ）に示したようにトラッキング制御が不動差の場
合の低周波数域でのフィルタのゲインは、トラッキング
制御が動作している場合に比べ１８ｄＢ低い。従って、
フォーカスの制御誤差の低周波域成分は約１８ｄＢ大き
くなる。このためにトラッキング制御が動作状態から不
動作状態に切り替わる場合には図２に示したディジタル
フィルタの入力の低周波域成分は約１８ｄＢ大きくなる
。よって、点線で示したブロックＡの加算回路３０４の
出力は１８ｄＢ大きくなる。同様に、遅延回路３０５の
入力値も１８ｄＢ大きくなる。そこでトラッキング制御
が動作状態から不動作状態に切り替わる場合は、ディジ
タルフィルタの切り替わりを滑らかにするために遅延回
路３０５が切り替え直前に保持していた値を１８ｄＢ大
きくした値に書き換える。その切り替えタイミングを図
５に示す。波形（ａ）はディジタルフィルタが動作する
基準クロックを示す。波形（ｂ）はトラッキング制御が
動作状態から不動作状態に切り替わるタイミングをロー
レベルになったことで示す。波形（ｃ）のハイレベルの
期間が、ＣＰＵ２４が遅延回路３０５の保持値を読み込
み、その値より１８ｄＢ大きな値を演算し、再度遅延回
路３０５に書き込む期間を示す。また、トラッキング制
御が不動作状態から動作状態に切り替わる場合は、同様
に１８ｄＢ小さな値に書き換えれば、切り替えが滑らか
になる。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、検索中などのトラッキング制
御が不動作の状態でフォーカス制御系の特性を切り替え
ることが出来るので、光ビームがトラックを横断したと
き等にＦＥ信号に重畳されるノイズの影響を低減でき、
安定したフォーカス制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のー実施例の光ディスク装置を説明する
ためのブロック図である。

【図２】本実施例に用いたディジタルフィルタのブロッ
ク図である。

【図３】本実施例に用いたディジタルフィルタの特性図
である。

【図４】光ビームがトラックを横断した場合のＴＥ信号
及びＦＥ信号の波形図である。

【図５】本実施例のＣＰＵの動作を説明するためのタイ
ミングチャートである。

【図６】従来の光ディスク装置を説明するためのブロッ
ク図である。

【図７】従来の光ディスク装置に用いたディジタルフィ
ルタのブロック図である。

【図８】従来の光ディスク装置に用いたディジタルフィ
ルタの特性図である。

【符号の説明】

１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　記録担体
２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　モータ３
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　光源６　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　偏光ビームスプ
リッター８　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
全反射ミラー１０　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　収束レンズ１１　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　光検出器１４　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　コイル１６、１７、８４、８５　　増幅器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　記録担体の記録面より信号を再生する
   光ビームの焦点位置と前記記録面とのずれ量を検出する
   焦点ずれ検出手段と、前記焦点位置を前記記録面に実質
   上垂直な方向に駆動するフォーカス制御用移動手段と、
   前記焦点ずれ検出手段の出力に基づいて前記記録面上に
   焦点位置があるように前記フォーカス制御用移動手段を
   制御する特性が切り替え可能なフォーカス制御手段と、
   前記記録担体上の前記光ビームとトラックの位置ずれを
   検出し位置ずれを示すトラックずれ信号を発生するトラ
   ックずれ検出手段と、前記記録担体上の光ビームを前記
   記録担体上のトラック方向と実質上垂直な方向に移動す
   るトラッキング制御用移動手段と、前記トラックずれ検
   出手段の出力に基づいて前記記録担体上のトラックに光
   ビームが追従するように前記トラッキング制御用移動手
   段を制御するトラッキング制御手段とを備え、前記トラ
   ッキング制御手段が不動作になった場合に前記フォーカ
   ス制御手段の特性が切り換えられることを特徴とした光
   ディスク装置。
2. 【請求項２】　　記録担体の記録面より信号を再生する
   光ビームの焦点位置と前記記録面とのずれ量を検出する
   焦点ずれ検出手段と、前記焦点位置を前記記録面に実質
   上垂直な方向に駆動するフォーカス制御用移動手段と、
   前記焦点ずれ検出手段の出力に基づいて前記記録面上に
   焦点位置があるように前記フォーカス制御用移動手段を
   制御する特性が切り替え可能なフォーカス制御手段と、
   前記記録担体上の前記光ビームを前記記録担体上のトラ
   ック方向と実質上垂直な方向に移動するトラッキング制
   御用移動手段を備え、所望するトラックを検索するため
   に前記トラッキング制御用移動手段を駆動する場合に、
   前記フォーカス制御手段の特性が切り換えられることを
   特徴とした光ディスク装置。
3. 【請求項３】　　ゲイン交点周波数を低くするように前
   記フォーカス制御手段の特性を切り換えることを特徴と
   する請求項１又は２の光ディスク装置。
4. 【請求項４】　　記録担体の記録面より信号を再生する
   光ビームの焦点位置と前記記録面とのずれ量を検出する
   焦点ずれ検出手段と、前記焦点位置を前記記録面に実質
   上垂直な方向に駆動するフォーカス制御用移動手段と、
   前記焦点ずれ検出手段の出力に基づいて前記記録面上に
   前記焦点位置があるように前記フォーカス制御用移動手
   段を制御する信号をディジタル演算する、特性が切り替
   え可能な演算手段とを備え、前記演算手段の特性を切り
   換える場合に、特性切り換えによって生ずるフォーカス
   制御系開ループのゲイン変化に応じて前記演算手段内の
   積分値を切り換えることを特徴とする光ディスク装置。
5. 【請求項５】　　演算手段内の積分値の切り替えは、演
   算手段が有する遅延手段の保持値を切り替えることによ
   って行うことを特徴とする光ディスク装置。