JPH05166195A

JPH05166195A - フォーカスサーボ装置

Info

Publication number: JPH05166195A
Application number: JP33503691A
Authority: JP
Inventors: Kiyoyuki Suenaga; 清幸末永; Hiroyuki Gondo; 浩之権藤; Koji Muraoka; 宏治村岡; Toshihiro Fujishima; 俊博藤島; Shingo Sakata; 信吾佐方
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1993-07-02
Anticipated expiration: 2016-03-26
Also published as: JP3148840B2

Abstract

(57)【要約】【目的】フォーカスサーボ外れを起こしたときに、対
物レンズがディスクに衝突することなしに引き込み動作
を行う。【構成】フォーカスサーボ引き込みに失敗した場合や
フォーカスサーボ動作中にサーボが外れて対物レンズが
フォーカスサーボ引き込み可能領域外に移動した際に
は、フォーカスサーボ引き込み信号５がローレベルにな
るのを受けてフォーカスサーボがオフとなり、同時にマ
ルチバイブレータ10よりリセット信号１が発生し、対物
レンズ移動信号制御回路11により対物レンズ移動信号発
生回路14の出力が対物レンズをディスクより遠ざける方
向に切り変わり、それがフォーカスコイル駆動アンプ８
に印加されアクチュエータ９を対物レンズをディスクか
ら遠ざける方向に強制的に移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ等に接続
され、データの記録・再生・消去が可能な光ディスク装
置中のフォーカスサーボ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクは、大量の情報を記録でき、
さらにその消去・再生が繰り返し可能な記録メディアで
ある。光ディスク装置は、半導体レーザ等の光源より射
出された光を対物レンズによって回転するディスク盤面
に集光し、ディスク表面に形成された渦巻状のトラック
上に信号を記録もしくは記録してある信号を再生するも
のであり、近年その技術開発が盛んに行われている。と
ころで、上記のディスクを完全な平板に形成することは
不可能であり、また一般に取り付け機構の精度等の要因
から、対物レンズとディスク面との距離はディスクが回
転することによって変動し、しかも光スポットの焦点深
度は前述の変動分に比べてきわめて小さいため、光スポ
ットがディスクの信号記録面上を正確に走査することが
できず、正常な再生・記録動作ができない。そのため、
一般にディスク信号記録面と光スポットの焦点との位置
ずれをフォーカスエラー信号として検出し、この信号に
よって対物レンズとディスク記録面との距離を一定に保
つフォーカスサーボ制御が行われている。対物レンズを
ディスク面上に追従させるためには高精度のサーボ機構
が必要であり、一般にはコイルアクチュエータによって
対物レンズを追従させるサーボ制御を行っている。

【０００３】図５は従来例としてスイングアーム方式の
光ピックアップの断面図である。可動部である対物レン
ズホルダ51には、対物レンズ52，フォーカスコイル53，
トラッキングコイル54，可撓性プリント基板55が取り付
けてあり、この対物レンズホルダ51が光ピックアップ固
定部(図示せず)に設けられた軸56の回りに回動および軸
56方向に摺動でき、またフォーカスコイル53，トラッキ
ングコイル54が内磁石57，内ヨーク58，外磁石59，およ
び外ヨーク60で構成されている磁気回路中に位置するよ
うに配置されている。まずフォーカスコイル53に電流を
流すと、電磁力がフォーカス方向に発生し、対物レンズ
52を保持する対物レンズホルダ51が垂直方向に動くこと
になる。また、トラッキングコイル54に電流を流すと、
電磁力が水平方向に発生し、対物レンズは軸56を中心に
回動する。固定光学系61から出射される光ビーム62は、
反射ミラー63a，63b，63cによって反射され、対物レン
ズ52を通ってディスク64へ導かれる。この方式によれ
ば、光ピックアップの構成が簡単で、小型，軽量化が実
現でき、光ピックアップをキャリッジに載せてリニアモ
ーター等で駆動する方式よりも、ドライブ装置の小型
化、高速アクセスに非常に有利である。

【０００４】光ディスクの記録再生動作を行うために
は、まずフォーカスサーボ引き込み動作を行わなければ
ならない。フォーカスサーボ引き込み動作は一般にフォ
ーカスエラー信号を用いて行われている。フォーカスエ
ラー信号を検出するための手段の一例としてナイフエッ
ジ法について以下説明する。図６は対物レンズがディス
クに対して合焦点位置よりも遠い位置にある場合のフォ
ーカスエラー信号の生成原理を示す図である。ここで合
焦点位置とは、対物レンズから出射された光ビームがデ
ィスク記録面上で焦点を結ぶような対物レンズとディス
クの相対位置関係をいう。図７は対物レンズがディスク
に対して合焦点位置にある場合のフォーカスエラー信号
の生成原理を示す図であり、図８は対物レンズがディス
クに対して合焦点位置よりも近い位置にある場合のフォ
ーカスエラー信号の生成原理を示す図である。それぞれ
の図において65はディスク記録面、66は対物レンズ、67
はセンサレンズ、68はナイフエッジ、69a，69bは２分割
フォーカスエラーセンサ、70は差動増幅器、71はフォー
カスエラー信号である。ディスク65からの反射光は対物
レンズ66，センサレンズ67，ナイフエッジ68を通って２
分割フォーカスエラーセンサ69a，69bに入射され、差動
増幅器70によってそれぞれのセンサの差分をとることに
よってフォーカスエラー信号71を生成する。以下にフォ
ーカスエラー信号の生成原理について説明する。対物レ
ンズ66とディスク記録面65との距離が極めて大きい場合
は、ディスク記録面65からフォーカスエラーセンサ69
a，69bに到達する反射光は弱く、フォーカスエラー信号
71はほぼ零となる。ディスク記録面65が図６のように光
ビームの焦点位置よりも遠すぎる場合は、センサレンズ
67からの光がナイフエッジ68によって、フォーカスエラ
ーセンサ69bのほうに多く光が入射される。また、図７
のように光ビームの焦点位置にディスク記録面65がある
時は、フォーカスエラーセンサ69a，69bに入射される光
はちょうどバランスし、フォーカスエラー信号は零とな
る。さらに、ディスク記録面65が図８のように光ビーム
の焦点位置よりも近すぎる場合は、フォーカスエラーセ
ンサ69aのほうに多く光が入射される。対物レンズ66と
ディスク記録面65との距離が極めて小さい場合は、ディ
スク記録面65からフォーカスエラーセンサ69a，69bに到
達する反射光は弱く、フォーカスエラー信号71はほぼ零
となる。以上のような原理でフォーカスエラー信号が生
成される。

【０００５】次にフォーカスサーボ引き込み信号の生成
法の一例について説明する。図９にフォーカスエラー信
号とフォーカスサーボ引き込み信号の生成の原理図を示
す。光ピックアップの２分割のフォーカスエラーセンサ
69a，69bからは図９(a)に示すような信号がそれぞれの
和をとった結果が図９(c)である。図９(c)の信号を基準
電圧Ｖ_thを持つ比較器を通すことにより２値化したもの
が図９(d)の信号である。この信号はすなわち、対物レ
ンズがフォーカスサーボ引き込み可能領域に位置するこ
とを表す。図10は従来のフォーカスサーボ装置のブロッ
ク図を示したものである。72はフォーカスサーボ引き込
み信号、73，74はスイッチ、75は三角波発振器、76はフ
ォーカスコイル駆動アンプ、77はアクチュエータ、78
a，78bはフォーカスエラーセンサ、79は加算器、80は比
較器、81はインバータ回路、82はフォーカスサーボ制御
回路である。以上のように構成された従来のフォーカス
サーボ装置のブロック図について、以下その動作ついて
説明する。フォーカスサーボ引き込み動作の開始時は、
フォーカスサーボ引き込み信号72はローレベルになって
おり、スイッチ73が開、フォーカスサーボはオフであ
り、スイッチ74が閉じて三角波発振器75により発生した
三角波がフォーカスコイル駆動アンプ76に入力され、ア
クチュエータ77に電流を流す。その結果、対物レンズが
フォーカス制御方向に三角波に応じて移動し、対物レン
ズとディスクとの距離が連続的に変化する。一方、フォ
ーカスエラーセンサ78a，78bからの信号を加算器79によ
って加算し、比較器80を通すと、図９に示したように対
物レンズがフォーカスサーボ引き込み可能領域にあると
きに加算器の出力すなわちフォーカスサーボ引き込み信
号72がハイレベルとなり、スイッチ74が開となってアク
チュエータ77への三角波発振器75の出力の供給が停止す
る。同時にスイッチ73が閉となってフォーカスサーボが
オンとなり、フォーカスサーボ引き込み動作が完了す
る。またフォーカスサーボ引き込みに失敗した場合やフ
ォーカスサーボ動作中にサーボが外れた場合には、対物
レンズがフォーカスサーボ引き込み可能領域外に移動す
るため、フォーカスサーボ引き込み信号はローレベルに
なる。その場合は再び前述のフォーカスサーボ引き込み
動作を繰り返し行うことになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例の構成では以下のような問題があった。即ち、フォー
カスサーボ引き込み動作時において、対物レンズが引き
込み領域にきてフォーカス引き込み信号によってフォー
カスサーボループが閉じられた後、フォーカスサーボ引
き込み動作に失敗してフォーカスサーボ引き込み可能領
域を外れた場合や、フォーカスサーボ動作中に何らかの
外乱が加わってフォーカスエラー信号の作動領域を外れ
てしまった場合に対物レンズを制御することができない
ので、対物レンズが引き込み可能領域を外れてディスク
に衝突する危険性がある。本発明は上記従来の問題点を
解決するもので、対物レンズがフォーカスサーボ引き込
み可能領域を外れた場合にディスクとの衝突をすること
なしにフォーカスサーボ引き込みを行うことが可能なフ
ォーカスサーボ装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のフォーカスサーボ装置は、前記対物レンズ
を移動させるために対物レンズ移動手段と、前記対物レ
ンズを移動させるために必要な対物レンズ移動信号を発
生する対物レンズ移動信号発生手段と、前記対物レンズ
から出射された光の焦点位置を検出する位置検出手段
と、前記位置検出手段の出力信号により光の焦点位置が
ディスク面の近傍にあるときにフォーカスサーボ引き込
み信号を出力する引き込み信号発生手段と、前記フォー
カスサーボ引き込み信号に応じてフォーカスサーボ動作
をオンもしくはオフするスイッチ手段と、前記フォーカ
スサーボ引き込み信号にて、フォーカスサーボ動作がオ
ンからオフに切り変わった場合にリセット信号を発生す
るリセット信号発生手段と、前記リセット信号に応じて
前記対物レンズ移動信号発生手段の出力を切り変えるリ
セット手段とを備えた構成を有するものである。

【０００８】

【作用】この構成によって、対物レンズがフォーカスサ
ーボ引き込み可能領域を逸脱した瞬間に対物レンズを初
期位置に戻すことができる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。図１は本発明の一実施例におけるフ
ォーカスサーボ装置の回路ブロック図を示すものであ
る。図１において、１はリセット信号、２a，２bはフォ
ーカスエラーセンサ、３は加算器、４は比較器、５はフ
ォーカスサーボ引き込み信号、６，７はスイッチ、８は
フォーカスコイル駆動アンプ、９はアクチュエータ、10
はマルチバイブレータ、11は対物レンズ移動信号制御回
路、12はインバータ回路、13はフォーカスサーボ制御回
路、14は対物レンズ移動信号発生回路である。以上のよ
うに構成された本発明の一実施例の回路ブロックについ
て以下その動作について説明する。初期状態では、対物
レンズはディスクに対してフォーカスサーボ引き込み可
能領域より離れた位置にある。フォーカスサーボ引き込
み動作の開始時は、フォーカスサーボ引き込み信号５は
ローレベルになっており、スイッチ６が開、フォーカス
サーボはオフであり、スイッチ７が閉じて対物レンズ移
動信号発生回路14により発生した対物レンズ移動信号が
フォーカスコイル駆動アンプ８に入力され、アクチュエ
ータ９に電流を流す。その結果、対物レンズがフォーカ
ス制御方向に対物レンズ移動信号に応じて移動し、対物
レンズがディスクに徐々に近づいていく。一方、フォー
カスエラーセンサ２a，２bからの信号を加算器３によっ
て加算し、比較器４を通すと、図９に示したように対物
レンズがフォーカスサーボ引き込み可能領域にあるとき
に加算器の出力すなわちフォースカサーボ引き込み信号
５がハイレベルとなり、スイッチ７が開となってアクチ
ュエータ９への対物レンズ移動信号発生回路14の出力の
供給が停止する。同時にスイッチ６が閉となってフォー
カスサーボがオンとなり、フォーカスサーボ引き込み動
作が完了する。また、フォーカスサーボ引き込みに失敗
した場合やフォーカスサーボ動作中にサーボが外れて対
物レンズがフォーカスサーボ引き込み可能領域外に移動
した際には、フォーカスサーボ引き込み信号５がローレ
ベルになるのを受けてスイッチ６が開き、スイッチ７が
閉じる。同時に信号の立ち下がりでパルスを発生するマ
ルチバイブレータ10よりリセット信号１が発生し、対物
レンズ移動信号制御回路11によって対物レンズ移動信号
発生回路14の出力である対物レンズ移動信号が対物レン
ズをディスクより遠ざける方向に切り変わり、それがフ
ォーカスコイル駆動アンプ８に印加されアクチュエータ
９を対物レンズをディスクから遠ざける方向に強制的に
移動させる。

【００１０】図２は本発明の一実施例におけるリセット
信号の生成原理を示すものである。フォーカスエラー信
号図２(a)に対して、対物レンズがフォーカスサーボ引
き込み可能領域15にあるときはフォーカスサーボ引き込
み信号は図２(b)のようにハイレベルとなる。対物レン
ズがフォーカスサーボ引き込み可能領域から逸脱すると
フォーカスサーボ引き込み信号はローレベルに変わるの
で、その立ち下がりによってマルチバイブレータからリ
セット信号図２(c)が出力される。図３は本発明の一実
施例における対物レンズ移動信号制御回路および対物レ
ンズ移動信号発生回路例を示す。図３において20は抵抗
(抵抗値Ｒ)、21はダイオード、22は抵抗(抵抗値ｒ)、23
はコンデンサ(容量Ｃ)、24，25はツェナーダイオード
(ツェナー電圧Ｖ_D1，Ｖ_D2)、26，27は演算増幅器であ
る。以下その動作について説明する。制御入力Ｖ_INはリ
セット信号であり、出力Ｖ_OUTは対物レンズ移動信号で
ある。制御入力Ｖ_INが演算増幅器26の基準電圧Ｖ_REFよ
りも低い電圧すなわちローレベルの時は演算増幅器26の
出力−Ｖ_CCとなってコンデンサ23がＲＣの時定数で充電
されてＶ_OUTは直線的に増加してゆく。この時対物レン
ズが初期位置からディスクへ近づいて行き、フォーカス
サーボ引き込み可能領域を通ることのなる。Ｖ_OUTは最
終的にはツェナーダイオード24のツェナー電圧Ｖ_D1で決
定される＋Ｖ_D1で飽和する。次に制御入力Ｖ_INが基準電
圧Ｖ_REFよりも高い電圧すなわちハイレベルの時は演算
増幅器26の出力は＋Ｖ_CCとなるが、今度はダイオード21
によってコンデンサ23がｒＣの時定数でＶ_INがローレベ
ルの時とは逆の極性に充量されて出力Ｖ_OUTは直線的に
減少していき、最終的にはツェナーダイオード25のツェ
ナー電圧Ｖ_D2で決定される−Ｖ_D2で飽和する。この時対
物レンズが初期位置に引戻される。対物レンズはディス
クへ近づけてゆくときはゆっくりと、引き戻すときはす
ばやく移動させる必要あるので、ｒの値はＲの値に比べ
てかなり小さい値に設定する。図４は本発明の一実施例
におけるリセット信号による対物レンズ移動信号発生回
路の出力波形の例を示す。図４(a)は対物レンズ移動信
号発生回路の出力、図４(b)はフォーカスサーボ引き込
み信号、図４(c)はリセット信号を示す。フォーカスサ
ーボ引き込み動作を開始すると、対物レンズ移動信号発
生回路の出力がＶ_Lから徐々にＶ_Hまで変化してゆくが、
フォーカスサーボ引き込みに失敗し、対物レンズがフォ
ーカスサーボ引き込み可能領域を逸脱した際はリセット
信号がハイレベルになるため、対物レンズ移動信号発生
回路の出力は再びＶ_Lになる。リセット信号がローレベ
ルになると再度フォーカスサーボ引き込み動作を行う。
また、引き込みに成功し、サーボ動作中に何らかの原因
でフォーカスサーボ引き込み可能領域を外れた場合にも
リセット信号が出力され、対物レンズ移動信号発生回路
の出力はＶ_Lとなって対物レンズは初期位置に強制的に
引き戻される。

【００１１】

【発明の効果】以上のように本発明は、フォーカスサー
ボ引き込み信号に応じてリセット信号を発生するリセッ
ト信号発生手段と、リセット信号に応じて対物レンズが
初期位置に戻るようにアクチュエータ駆動信号を切り変
えるリセット手段とを設けることにより、フォーカスサ
ーボ引き込み動作時においてフォーカスサーボ引き込み
に失敗しフォーカスサーボ引き込み可能領域を逸脱した
場合、また通常のフォーカスサーボ動作時にサーボ外れ
を起こして対物レンズがフォーカイサーボ引き込み可能
領域に外れた場合に、リセット手段によって対物レンズ
を強制的に初期位置へ引き戻すことにより対物レンズが
ディスクに衝突する危険性を無くし、ディスクを損傷す
ることなく安定なフォーカスサーボ引き込み動作を行う
ことができる優れたフォーカスサーボ装置を実現できる
という効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるフォーカスサーボ装
置のブロック図である。

【図２】本発明の一実施例におけるリセット信号生成原
理説明のためのフォーカスエラー信号波形，フォーカス
サーボ引き込み信号波形，リセット信号波形の例を示し
た図である。

【図３】本発明の一実施例における対物レンズ移動信号
発生回路図である。

【図４】本発明の一実施例における対物レンズ移動信号
発生回路の動作説明のための出力波形，フォーカスサー
ボ引き込み信号波形，リセット信号波形の例を示した図
である。

【図５】従来のスイングアーム方式の光ピックアップの
断面図である。

【図６】従来のナイフエッジ法において対物レンズがデ
ィスクに対して合焦点位置よりも遠い位置にある場合の
フォーカスエラー信号の生成原理を示す図である。

【図７】従来のナイフエッジ法において対物レンズがデ
ィスクに対して合焦点位置にある場合のフォーカスエラ
ー信号の生成原理を示す図である。

【図８】従来のナイフエッジ法において対物レンズがデ
ィスクに対して合焦点位置よりも近い位置にある場合の
フォーカスエラー信号の生成原理を示す図である。

【図９】従来における２つのフォーカスエラーセンサの
出力信号波形，差信号の波形，和信号の和波形およびフ
ォーカスサーボ引き込み信号の波形を示した図である。

【図１０】従来例におけるフォーカスサーボ装置のブロ
ック図である。

【符号の説明】

１…リセット信号、２a，２b，78a，78b…フォーカス
エラーセンサ、３，79…加算器、４，80…比較器、
５，72…フォーカスサーボ引き込み信号、６，７，
73，74…スイッチ、８，76…フォーカスコイル駆動ア
ンプ、９，77…アクチュエータ、 10…マルチバイブ
レータ、 11…対物レンズ移動信号制御回路、 12，81
…インバータ回路、 13，82…フォーカスサーボ制御回
路、 14…対物レンズ移動信号発生回路、 15…フォー
カスサーボ引き込み可能領域、 20，21…抵抗、 21…
ダイオード、 23…コンデンサ、 24，25…ツェナーダ
イオード、 26，27…演算増幅器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤島俊博大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者佐方信吾大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対物レンズから出た光ビームがディスク
記録面上に焦点を結ぶように前記対物レンズを追従させ
るフォーカスサーボ動作を行うフォーカスサーボ装置で
あって、前記対物レンズを移動させるための対物レンズ移動手段
と、前記対物レンズを移動させるために必要な対物レン
ズ移動信号を発生する対物レンズ移動信号発生手段と、
前記対物レンズから出射された光の焦点位置を検出する
位置検出手段と、前記位置検出手段の出力信号により光
の焦点位置がディスク面の近傍にあるときにフォーカス
サーボ引き込み信号を出力する引き込み信号発生手段
と、前記フォーカスサーボ引き込み信号に応じてフォー
カスサーボ動作をオンもしくはオフするスイッチ手段
と、前記フォーカスサーボ引き込み信号にて、フォーカ
スサーボ動作がオンからオフに切り変わった場合にリセ
ット信号を発生するリセット信号発生手段と、前記リセ
ット信号に応じて前記対物レンズ移動信号発生手段の出
力を切り換えるリセット手段とを備えたことを特徴とす
るフォーカスサーボ装置。