JPH05159321A - 光ディスク装置のトラックアクセス制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ディスク装置における集束レンズを駆動し
て光ビームの移動を行わせるトラックアクセス動作時に
レンズの過度な動きを抑制して安定、かつ、高速に動作
するトラックアクセス制御装置を提供する。 【構成】 集束レンズ１４の光ヘッド１に対する位置ず
れが規定値を越えたときレンズアクチェータ１３を駆動
するための信号を集束レンズ１４と光ヘッドの相対値位
置ずれを示すレンズ位置誤差信号を微分した信号に切り
換える手段を備えている。これにより集束レンズのヘッ
ドに対する位置ずれが大きくなることを制限しつつ、レ
ンズを目標トラック方向に駆動して光ビームのトラック
間移動（アクセス）を行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光学的に情報を記録し再
生する光ディスク装置、さらに詳しくいえば、ディスク
の情報検索のために光ビームをトラック間にわたり移動
し位置決めする光ディスク装置のトラックアクセス制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】円盤状の記録担体に情報を光学的に書き
込み読み出しする光ディスク装置では、記録担体上に同
心円状またはスパイラル状に設けられた多数の情報トラ
ックのうちの目標とするトラックに光ヘッド（正確には
光ヘッドにより照射される光ビーム）を移動し位置決め
することが必要である。この移動は複数のトラック間に
わたるため、光ビームがトラックを横断する数を計数し
てビームの移動を制御する方式が一般的に採用されてい
る。すなわち、目標とするトラック位置までの距離（ト
ラック数）から光ビームが動いたことによるトラック横
断数を減算して得られる位置信号をもとに、この位置信
号が小さくなる方向に光ビームを動かして目標トラック
までの移動を行わせる。移動中は位置誤差信号をもと
に、目標位置までの距離に応じて変化する基準速度信号
を発生し、この基準速度信号に従うように光ビームの移
動速度を制御することにより、高速で光ビームを動かす
速度制御形の移動制御が行われる。このような移動制御
は光ディスク装置に限らず、磁気ディスク装置でも一般
的に行われている。

【０００３】ただし、光ディスク装置では、トラックの
幅が磁気ディスク装置に比べて格段に狭いため、目標ト
ラックに光ビームを正確に停止させるには、制御周波数
帯域の高い（制御ループゲインの大きい）速度制御が必
要である。しかし、重量の大きな光ヘッドを直接駆動す
る方式では速度制御の帯域を高くすることは困難であ
り、光ビームを安定、かつ正確に目標トラックに停止さ
せることはできない。このため、光ビームを集束するレ
ンズを駆動して光ビームを移動させる方式が提案されて
いる（例えば、特開昭６０ー１３１６４６）。この方式
では、基準速度信号により移動速度が制御されるのは集
束レンズであり、光ヘッドは集束レンズの光ヘッドに対
する位置ずれを示す信号をもとに集束レンズの動きに追
従するように駆動される。したがってこの方式によれ
ば、重量の大きな光ヘッドの代わりに小形，軽量の集束
レンズを動かすことになり、応答速度の速い、帯域の高
い速度制御が可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、ヘッド駆動機構の応答が遅いため高速
なレンズの動きに充分追従できず、集束レンズと光ヘッ
ドとの相対的位置ずれが大きくなるという問題があっ
た。集束レンズと光ヘッドとの位置ずれが大きくなるこ
とは、集束レンズ中心が集束すべきレーザ光の光軸中心
から大きくずれることを意味し、レーザ光の集光性の劣
化を招く。また、レンズ位置ずれは情報トラックに対す
る光ビームの位置ずれを示すトラックエラー信号にオフ
セットおよびレベル低下も生じさせ、トラックエラー信
号をもとにした光ビームの位置制御、速度制御動作を不
安定なものとするという問題を有しいた。また、このよ
うな問題を避けるために例えば特願昭６３ー２８０７６
９号に示されているように集束レンズの移動速度を規定
する基準速度信号の時間変化量（集束レンズの加速度に
相当する）を制限する手法も考えられているが、回路構
成が複雑になり、かつ、加速度が制限されるために光ビ
ームの目標トラックまでの到達時間が長くなるという欠
点があった。本発明の目的は上記欠点を解決するもの
で、高速なトラックアクセス動作を安定に行うことがで
きる光ディスク装置のトラックアクセス制御装置を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による光ディスク装置のトラックアクセス制御
装置は記録担体上にレーザ光を照射することにより、情
報の読み出し書き込みを行うための光ヘッド内に、集束
レンズを記録担体の半径方向に移動させるためのレンズ
アクチェータおよび集束レンズの光ヘッドに対する相対
的位置ずれを検出するためのレンズ位置検出器を具備す
るとともに前記集束レンズを半径方向に駆動する回路
と、前記レンズ位置検出器の出力を受け、レンズ位置ず
れを小さくするように光ヘッドを集束レンズの動きに追
従させて動かすヘッド駆動手段とを有する光ディスク装
置のトラックアクセス制御装置において、前記レンズ位
置信号を予め定められた基準レベルと比較するレベル比
較器と、前記レンズ位置信号を微分する微分回路と、レ
ンズ位置ずれが予め定められた範囲を越えて変化した場
合、集束レンズを半径方向に駆動する信号に替えてレン
ズ位置信号を微分した信号をレンズアクチェータに供給
するように信号を切り換える手段を備え、レンズ位置ず
れが過度にならないように構成してある。

【０００６】

【作用】上記構成によれば、光ビームの移動のために集
束レンズが駆動される際、光ヘッドが追従しきれない動
きを集束レンズが行って、集束レンズの光ヘッドに対す
る位置ずれが大きくなったときに、集束レンズと光ヘッ
ドとの相対速度が等しくなるように（相対的位置ずれの
微分信号が０になるように）集束レンズの動きが規制さ
れる。これにより、集束レンズの過度の高速な動きが制
限され、集束レンズはその高速応答性を保ちながら光ヘ
ッドが追従できる範囲で動くことになる。また、レンズ
の動きが規制されるのはヘッドに対する相対速度である
から、ヘッドが加速されれば集束レンズもそれにつれて
加速される。したがって、このようなレンズの動きの規
制によってヘッドの加速が制限されることなく、ヘッド
の最大加速性能を引き出すことが可能となる。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明をさらに詳しく
説明する。図１は本発明による光ディスク装置のトラッ
クアクセス制御装置の実施例を示す回路ブロック図であ
る。光ヘッド１はレーザ光源１１，ビームスプリッタ１
２，レンズアクチェータ１３，集束レンズ１４，レンズ
位置検出器１５およびトラックエラー検出器１６を内蔵
し、レーザ光源１１により発生されるレーザ光を集束レ
ンズ１４により集束し、記録担体２の記録面に照射して
情報の読み出し書き込みを行う。記録担体２の記録面に
は同心円状またはスパイラル状に多数の情報トラックが
光学的に位置検出可能な形で形成されている。記録担体
２からの反射光は集束レンズ１４を再び通って光ヘッド
１内に戻り、ビームスプリッタ１２によりその一部が分
離されてトラックエラー検出器１６に入射する。トラッ
クエラー検出器１６は例えば、２分割された光検出器
（ホトディテクタ）で構成され、記録担体２上にトラッ
クに対する光ビームの位置ずれによって引き起こされる
反射光の変化（反射光のずれ，傾き等）に対応して変化
する電流（光電流）を発生する。

【０００８】光ヘッド１内の集束レンズ１４はレンズア
クチェータ１３に取り付けられ記録担体２の半径方向に
移動可能となっている。集束レンズ１４の記録担体半径
方向の動きはレンズ位置検出器１５により検出される。
この実施例ではレンズ位置検出器１５は中央にＬＥＤ
（発光ダイオード）素子を配置し、その両側にホトダイ
オードを配置した反射形位置センサから構成されてい
る。この光ヘッド１全体はヘッドアクチェータ３４に取
り付けられ、ヘッドアクチェータ３４によって光ヘッド
１全体が記録担体２の半径方向に移動させられる。な
お、光ビームを記録担体２の半径方向に移動させるには
必ずしも光ヘッド１全体を動かす必要はなく、集束レン
ズ１４とレンズアクチェータ１３およびレンズ位置検出
器１５のみがヘッドアクチェータ３４によって動かされ
る構成としても良い。この場合にはレーザ光源１１，ビ
ームスプリッタ１２，トラックエラー検出器１６等は光
ディスク装置のベースに固定される。

【０００９】つぎにこの光ヘッド１および集束レンズ１
４を駆動する手段の回路構成について説明する。トラッ
クエラー検出器１６より出力される電流信号はトラック
エラーアンプ２２に入力され、トラックエラーアンプ２
２はこの電流信号（２本）の差を検出し、増幅してトラ
ックエラー信号ｊを出力する。トラックパルス生成回路
２３はトラックエラー信号ｊを受け、その０クロスを検
出して光ビームガトラックを横切ったことを示すトラッ
クパルスｂを出力する。速度検出回路２４は例えばＦ／
Ｖ変換回路（周波数ー電圧変換）により構成され、トラ
ックパルスｂを受けて光ビームがトラックを横切って移
動する速度を示す速度信号ｅを出力する。速度検出回路
２４は特開昭５４ー７１１４号の例にあるようにレンズ
アクチェータ１３の駆動電流を示す電流信号ｃをＦ／Ｖ
変換した信号に加えて速度信号ｅの高周波特性を向上さ
せる構成としても良い。

【００１０】位置誤差信号発生器２５は光ヘッド１の移
動開始時に光ビームの現在位置から目標とするトラック
までの距離（すなわち横断すべきトラック数）を示す目
標移動量信号ａを受け、光ビームの移動によって発生さ
れるトラックパルスｂによりその値を減算カウントして
移動中の光ビームの目標トラックまでの残りの距離（ト
ラック数）を示す位置誤差信号ｆを出力する。基準速度
信号発生器２６はこの位置誤差信号ｆをもとに光ビーム
の移動速度を規定するための基準速度信号ｇを生成す
る。この基準信号信号ｇと速度信号ｅとの差は誤差アン
プ２７により増幅されて速度誤差信号ｈとして出力され
る。この速度誤差信号ｈは集束レンズ１４の移動速度を
基準速度信号ｇに従わせるための駆動信号、すなわち光
ビームのトラック間アクセスのために集束レンズ１４を
記録担体２の半径方向に駆動するための信号となる。セ
レクタ２８は通常はこの速度誤差信号ｈを通過させパワ
ーアンプ２９に入力させる。パワーアンプ２９はこの速
度誤差信号ｈに比例した電流をレンズアクチェータ１３
に供給し、レンズアクチェータ１３はその電流に比例し
た加速度を発生して集束レンズ１４を目標トラックに向
かって駆動する。

【００１１】一方、レンズ位置検出器１５より出力され
る集束レンズの位置ずれにより変化する信号はレンズ位
置アンプ２１により増幅されて、レンズ位置信号ｋとし
て出力される。レンズ位置信号ｋは位相補償回路３２に
入力し、位相補償された後、パワーアンプ３３に入力す
る。パワーアンプ３３はこの入力信号を増幅し、それに
比例した電流をヘッドアクチェータ３４に供給する。ヘ
ッドアクチェータ３４はその供給された電流に比例した
加速度を発生して光ヘッド１を集束レンズの動きを追い
かけるように駆動する。このようなレンズ位置信号をも
とに光ヘッドを駆動し、集束レンズ１４の動きに追従さ
せる手法については前述した特開昭６０ー１３１６４６
号にも詳しく記されている。

【００１２】光ヘッド１の集束レンズ１４に対する追従
動作は集束レンズ１４の動きがヘッドアクチェータ３４
の光ヘッド１を駆動する能力（発生できる速度，加速度
限界）の範囲内にあるときは非常に良好に動作するが、
集束レンズ１４がヘッドアクチェータ３４の追従能力を
越えて加速減速される場合は追従不能となり、大きなレ
ンズ位置ずれを生ずる。集束レンズ１４の重量は光ヘッ
ド１の重量に比べて極めて軽く、容易に加速、減速可能
なため集束レンズ１４の動きに規制を設けないとこのよ
うな事態は容易に起こりうる。そこで本発明によるトラ
ックアクセス制御装置においては、レンズ位置信号ｋの
レベルをモニタするレベル比較回路３１を設け、集束レ
ンズ１４の位置ずれがある規定範囲を越えて大きくなっ
た場合、パワーアンプ２９に入力する信号を速度誤差信
号ｈからレンズ位置信号ｋを微分した信号に切り換える
構成としてある。 この構成によりヘッドアクチェータ
３４の追従能力を越えた集束レンズ１４の動きが規制さ
れる。

【００１３】レベル比較回路１３はレンズ位置信号ｋが
正および負の一定レベルを越えたことを検出するコンパ
レータより構成され、レンズ位置信号ｋが規定のレベル
を越えた場合、セレクタ２８を切り換えてセレクタ２８
を通過する信号を通常の速度誤差信号ｈから微分器３０
の出力信号とする。微分器３０はレンズ位置信号ｋを受
け微分することにより、レンズ位置信号ｋの変化分すな
わち集束レンズ１４の光ヘッド１に対する相対速度を示
す信号を作る。この微分器３０の出力信号ｍをセレクタ
２８を介してパワーアンプ２９に入力し、レンズアクチ
ェータ１３を駆動することにより集束レンズ１４の動き
は光ヘッド１に対する相対速度がフィードバックされる
ことになる。このとき集束レンズ１４の速度は光ヘッド
１の速度と等しくなるように制御される。すなわちレン
ズ比較回路３１によりレンズ位置信号ｋが規定レベルを
越えたことが検出されると、集束レンズ１４のそれ以上
の加速（または減速）は停止され、光ヘッド１との相対
速度を等しくする制御に切り換えられる。これにより、
集束レンズ１４と光ヘッド１の位置ずれが過度に大きく
なることが防止される。この際に制御されるのはレンズ
１４と光ヘッド１の相対速度であり、レンズ１４の光ヘ
ッド１に対する位置そのものは制御されない。したがっ
て、レンズ位置信号ｋは急激に０に戻ることなく、規定
レベルを越えた状態がある程度の時間（０．１〜１ｍ
ｓ）続く。

【００１４】この間、パワーアンプ３３の入力はほぼ飽
和し、ヘッドアクチェータ３４はその最大発生力で光ヘ
ッド１を加速する。光ヘッド１との相対速度を同じに保
つため当然ながら集束レンズ１４も同じ加速度で加速さ
れることとなる。したがって、この集束レンズ１４の速
度規制状態において光ヘッド１はヘッドアクチェータ３
４のぼぼ最大発生加速度で加速され、この速度規制のた
めに光ビームのトラック間のアクセス時間が遅くなるこ
とはない。レンズ位置信号ｋが規定レベルの範囲内に戻
ると、セレクタ２８は再び速度誤差信号ｈを通過させる
ように切り換えられ、もとの基準速度信号ｇに集束レン
ズ１４の動きを追従させる速度制御モードに戻る。この
ようにして集束レンズ１４と光ヘッド１との位置ずれが
過大となることを防ぎながら集束レンズ１４の記録担体
半径方向の移動が制御される。

【００１５】つぎに図２を参照して動作について説明す
る。図２（ａ）は基準速度信号発生器２６により生成さ
れる基準速度信号ｇの波形例を示す。トラックアクセス
時の基準速度信号ｇは光ビームの移動開始時（Ｓ）には
位置誤差信号ｆの値が大きいため、その値は最高速度値
（ＶH ）を示す。光ビームが目標トラックに一定の距離
まで近づいた時点（Ｄ）で減速が開始され、以後、基準
速度信号ｇは次第に値を小さくして目標到達時点（Ｅ）
で値を０にする。集束レンズ１４は極めて高速な応答が
可能であるから、移動開始時（Ｓ）に最高速度レべル
（ＶH ）の基準速度信号ｇが与えられると、速やかにそ
の速度に立ち上がろうと大きな加速度で移動を開始す
る。一方、光ヘッド１は集束レンズ１４の高速な動きに
追従しきれないためレンズ位置ずれは大きくなり、図２
（ｃ）に示すようにレンズ位置信号ｋは急激に大きくな
る。

【００１６】しかし、レンズ位置信号ｋがレべル比較回
路３１で設定されたスライスレベル（＋Ｖｓ）を越える
と、セレクタ２８を通過する信号が切り換えられ、パワ
ーアンプ２９に入力する信号は微分器３０の出力信号ｍ
となる。したがって、レンズアクチェータ１３に供給さ
れる電流は図２（Ｄ）に示すように移動開始時には急激
に立ち上がるが、レンズ位置信号ｋの値が規定値（＋Ｖ
ｓ）を越えたところで集束レンズ１４を減速し、光ヘッ
ド１の速度に合わせるように負側に振れる。その後、集
束レンズ１４と光ヘッド１の速度がぼぼ等しくなると、
光ヘッド１の加速度に集束レンズ１４に追従させるた
め、レンズアクチェータ１３には加速電流（正極性）が
供給されるようになる。さらに集束レンズ１４と光ヘッ
ド１の位置ずれが小さくなりレンズ位置信号ｋが規定レ
ベル範囲内に戻ると、セレクタ２８が切り換えられ再び
集束レンズ１４は基準速度信号ｇに従うように加速され
る。この際、レンズアクチェータ１３への供給電流はま
た急激に立ち上がるが、レンズ位置信号ｋが規定値を越
えたところでまた減速（速度規制）が行われる。

【００１７】この繰り返しにより集束レンズ１４の平均
加速度は光ヘッド１追従可能な限界レベルに抑えられ、
レンズの速度は図２（ｂ）の速度信号（ｅ）の波形に示
すような概ね傾き（加速度）が一定のゆるやかな立ち上
がりをすることとなる。また、減速開始点（Ｄ）におい
ても集束レンズ１４は基準速度信号ｇの急激な変化に応
答するためレンズ位置ずれが大きくなることがある。こ
のときもレンズ位置信号ｋが負のスライスレベル（−Ｖ
ｓ）を越えればセレクタ２８が切り換えられ集束レンズ
１４と光ヘッド１の相対速度を等しくする制御になる。
以上のような動作により集束レンズ１４の動きは光ヘッ
ド１が追従可能な範囲に抑えられる。なお、集束レンズ
１４の動きを規制する（速度規制）制御はレンズ位置信
号ｋの微分信号をフィードバックする速度制御ループ構
成となる。したがって、系は１次となり、レンズ位置信
号ｋをそのままフィードバックする制御（２次の系）に
比して振動の少ない安定な動作が実現できる。

【００１８】

【発明の効果】以上，説明したように本発明はレンズの
位置ずれ量が予め定められた範囲を越えて変化した場
合、集束レンズを駆動するための信号をレンズ位置信号
を微分した信号に切り換える回路部を設けることによ
り、集束レンズの過度な速度，加速度の動きを抑制し、
集束レンズを駆動して光ビームの移動を行わせ光ヘッド
がこの動きに追従するトラックアクセス制御動作を安定
化するという効果がある。本発明によれば、集束レンズ
の光ヘッドに対する過度な動きを抑制しながら、レンズ
の動きを光ヘッドが追従可能な限界近くまで高めること
が可能なため、高速なトラックアクセス動作を安定に行
う装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光ディスク装置のトラックアクセ
ス制御装置の実施例を示すブロック図である。

【図２】図１のトラックアクセス制御装置の要部の信号
波形の例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…光ヘッド ２…記録担体 １１…レーザ光源 １２…ビームスプリッタ １３…レンズアクチェータ １４…集束レンズ １５…レンズ位置検出器 １６…トラックエラー検出器 ２１…レンズ位置アンプ ２２…トラックエラーアンプ ２３…トラックパルス生成回路 ２４…速度検出回路 ２５…位置誤差信号発生器 ２６…基準速度信号発生器 ２７…誤差アンプ ２８…セレクタ ２９…パワーアンプ ３０…微分器 ３１…レベル比較回路 ３２…位相補償回路 ３３…パワーアンプ ３４…ヘッドアクチェータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録担体上にレーザ光を照射することに
   より、情報の読み出し書き込みを行うための光ヘッド内
   に、集束レンズを記録担体の半径方向に移動させるため
   のレンズアクチェータおよび集束レンズの光ヘッドに対
   する相対的位置ずれを検出するためのレンズ位置検出器
   を具備するとともに前記集束レンズを半径方向に駆動す
   る回路と、前記レンズ位置検出器の出力を受け、レンズ
   位置ずれを小さくするように光ヘッドを集束レンズの動
   きに追従させて動かすヘッド駆動手段とを有する光ディ
   スク装置のトラックアクセス制御装置において、 前記レンズ位置信号を予め定められた基準レベルと比較
   するレベル比較器と、 前記レンズ位置信号を微分する微分回路と、 レンズ位置ずれが予め定められた範囲を越えて変化した
   場合、集束レンズを半径方向に駆動する信号に替えてレ
   ンズ位置信号を微分した信号をレンズアクチェータに供
   給するように信号を切り換える手段を備え、 レンズ位置ずれが過度にならないように構成したことを
   特徴とする光ディスク装置のトラックアクセス制御装
   置。