JPH0547901B2

JPH0547901B2 -

Info

Publication number: JPH0547901B2
Application number: JP58240334A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Shimoo
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1983-12-20
Filing date: 1983-12-20
Publication date: 1993-07-20
Also published as: JPS60131646A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は光学手段を用いて回転する円板状の記
録担体に対し、情報の記録あるいは再生を行なう
光デイスク装置において、記録担体上に形成され
た多数の情報トラツクに対し光スポツトを移動、
位置決めさせ、あるいはトラツク位置の変動に追
従させるトラツキング制御装置に関する。

光デイスク装置においては光デイスク状の記録
担体上に、概略同心円となる多数の情報トラツク
が形成され、光ヘツド（厳密には光スポツト）が
この情報トラツクをなぞることによつて、情報の
記録、再生が行なわれる。

このような装置においては光ビームスポツト
を、トラツクの中心に正確に位置合わせし、トラ
ツク位置の変動に追従させること、あるいは現在
なぞつているトラツクから目標とするトラツクに
正確、高速に移動させるトラツキング制御が必要
となる。このようなトラツク位置変動への追従動
作、あるいはトラツク間移動動作のために光スポ
ツトの位置をデイスク半径方向（トラツク横方
向）に変化させるのは、一般にレーザ光束を記録
担体表面に集束させる集束レンズを動かすことに
よつて行つている。しかしレーザ光源、光検出器
等、他の光学部品を動かさず集束レンズのみを動
かすと、集束レンズの中心が、レーザ光源よりの
光束の光軸中心、あるいは検出光学系の中心軸が
ずれてしまい、トラツク位置誤差検出にオフセツ
トを生じるほか、光ビームスポツトの集束性が悪
くなり、情報の記録、再生特性も低下する。更
に、集束レンズをその中心位置に保管するバネな
どの存在により、レンズの位置を大きく変位させ
ると復元力の増大をまねき、制御特性が低下す
る。

このような難点を解決するためには、集束レン
ズのみを動かすのではなく、集束レンズを除いた
他の光学系も集束レンズと一緒に動かすようにす
ることが好ましい。このように構成したトラツキ
ング制御装置は例えば特願昭58−068627号明細書
「光デイスクシステムにおけるトラツク追従装置」
に示される。この例においては集束レンズの他、
レンズアクチユエータ、レーザ光源光検出器、プ
リズムレンズ等を搭載した光ヘツドのフレームの
基準位置に対する集束レンズの位置ずれを検出す
る手段を備え、集束レンズの光ヘツドフレームに
対する位置ずれを無くすように、光ヘツドあるい
は集束レンズの位置が制御される。このような構
成とすることにより、光スポツトを移動させるた
めに集束レンズが動く際には光ヘツドは集束レン
ズ位置のレーザ光軸中心からのずれはある程度小
さく抑えられる。しかし、集束レンズ自体は極め
て小型、軽量であるのに対し、光ヘツド全体はか
なりの大きさと重量を有しているため、光ヘツド
を動かすサーボループの帯域は、集束レンズのみ
を動かすサーボループの帯域に比べて低周波数で
あり、集束レンズの位置ずれを検出して、そのず
れを小さくするように光ヘツドを動かすのみの位
置制御では、集束レンズが高速で動く際には、集
束レンズと光ヘツドフレームの位置ずれを十分小
さく抑えるのは困難となる。例えば光ヘツドを動
かすサーボループの帯域を200Hzとし、集束レン
ズが2Gの加速度で動くとすると、位置ずれは約
15μmとなる。この値は、集束レンズに対する光
ヘツドの追従動作を行なわない場合に比べれば、
極めて小さな値となつているが、光デイスクのト
ラツクピツチの1.6μm乃至2.5μmという値と比べ
るとかなり大きく、位置ずれは十分に抑えられて
いるとは言い難い。

本発明の目的は、かかる従来の手法における問
題点を除き、光スポツトが高速なトラツク間移動
を行なう場合、あるいは、高速かつ大振幅のトラ
ツク位置変動に対するトラツク追従の際に、集束
レンズと光ヘツドフレームとの位置ずれが小さく
抑えられ、従つて、安定かつ高速、高精度のトラ
ツクアクセス、あるいはトラツク追従動作が行な
われるトラツキング制御装置を提供することにあ
る。

本発明によれば、トラツク追従動作時の集束レ
ンズと光ヘツドフレームの位置ずれが小さく抑え
られ、光ビームスポツトの集束性が増して、情報
の記録再生特性が向上するばかりでなく、従来、
レンズと光ヘツド間の位置ずれが大きくなりすぎ
るため困難だつた集束レンズ移動による光ビーム
スポツトのトラツクアクセス動作の実現が容易と
なる。

以下に本発明につき図面を参照して詳しく説明
する。

第１図は本発明のトラツキング制御装置の一実
施例を示すブロツク図である。

半導体レーザ５はレーザ駆動回路２０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５より出射される発散性のレーザ
光はコリメートレンズ６により平行光に直され、
偏光ビームスプリツタ７、１／４波長板８を通つ
て、ハーフミラー９に入射する。

ハーフミラー９は入射するレーザ光束を分割
し、その一部をレンズ位置検出器１０に向かわせ
る。

ハーフミラー９を直進して通過する残りの光束
は反射鏡１１によつて反射され光路を曲げられて
集束レンズ３に入射する。集束レンズ３は入射し
た光束を集束させ、記録担体１の表面上に微小な
光ビームスポツトを形成する。

集束レンズ３、反射鏡１１およびハーフミラー
９は共通のアーム１２に取りつけられレンスアク
チユエータ２によつて一緒に動かされる。これに
より、レンスアクチユエータ２で集束レンズ３が
記録担体１の半径方向（図では横方向）に動かさ
れると、ハーフミラー９が一体に動き、レンズ位
置検出器１０に入射するレーザ光束の光軸中心の
位置を変化させる。従つて、レンズ位置検出器１
０として例えば２分割された光検出器を使い入射
する光束の横方向の強度差を検出することによ
り、集束レンズ３の動きが検出できる。

記録担体１の表面で反射されたレーザ光は再び
集束レンズ３、反射鏡１１、ハーフミラー９を通
り、１／４波長板８によつて偏光角を回転させら
れ、偏光ビームスプリツタ７によつて光路を曲げ
られてトラツク位置ずれ検出器４に入射する。

トラツク位置ずれ検出器４は記録担体１の表面
上に記録されたトラツク位置情報によつて光強度
分布が変化させられた反射レーザ光の強度分布変
化をとらえ、記録担体１の表面に形成された微小
光ビームスポツトのトラツク中心に対する位置ず
れに対応する電流を出力する。半導体レーザ５か
ら集束レンズ３に到る光路を形成する光学系、お
よびレンズアクチユエータ２、レンズ位置検出器
１０、トラツク位置ずれ検出器４は図に示すよう
に１つの光ヘツドフレーム１３の中に組み込まれ
ており、全体として光ヘツドを構成する。

この光ヘツドフレーム１３（あるいは光ヘツ
ド）はリニアモータ等で構成されるヘツドアクチ
ユエータ１４により、記録担体１の半径方向に動
かされるようになつている。

即ち、集束レンズ３、反射鏡１１およびハーフ
ミラー９の４はレンズアクチユエータ２により記
録担体１の半径方向に動かされるが、光ヘツドを
構成する残りの部品（レンズアクチユエータ２を
含む）はヘツドアクチユエータ１４によつて半径
方向に動かされる。従つて、レンズアクチユエー
タ２とヘツドアクチユエータ１４が全く別個に動
作すると、集束レンズ３の光ヘツドフレーム１３
内における位置が、その静止状態における中心位
置から常にずれることになる。このような状態を
避けるためには集束レンズ３の動きに従つて光ヘ
ツドフレーム１３を動かす、言いかえると、レン
ズアクチユエータ２の動きとヘツドアクチユエー
タ１４の動きを共動させることが必要となる。

本発明の装置ではレンズ位置検出器１０により
集束レンズ３の光ヘツドフレーム１３に対する位
置ずれを検出し、そのずれを小さくするように、
ヘツドアクチユエータ１４の動きを制御し、集束
レンズ３と光ヘツドフレーム１３がほぼ一体で動
くようにしている。

差動増幅器２１はレンズ位置検出器１０の出力
電流を受け、集束レンズ３の光ヘツドフレーム１
３に対する位置ずれを示すレンズ位置ずれ信号１
０１を出力する。

レンズ位置ずれ信号１０１は位相補償フイルタ
２２に入力し、位相補償された後駆動アンプ２３
に入力する。駆動アンプ２３は位相補償されたレ
ンズ位置ずれ信号１０１とレンズ駆動電流値信号
１０３を受け、両者を加算した後増幅して、ヘツ
ドアクチユエータ１４に駆動電流１０４を供給す
る。ヘツドアクチユエータ１４は供給された電流
に比例する駆動力を発生し、その駆動力にほぼ比
例した加速度で光ヘツドフレーム１３（正確には
光ヘツド）を移動させる。これにより集束レンズ
３の動きに光ヘツドフレーム１３が追従して動く
位置サーボループが構成される。

一方、集束レンズ３により記録担体１の表面に
形成される微小光ビームスポツトの情報トラツク
に対する位置ずれは、トラツク位置ずれ検出器４
の出力電流に差を生じさせる。

差動増幅器２４はトラツク位置ずれ検出器４の
出力電流を受け、光スポツトの情報トラツクに対
する位置ずれを示すトラツク位置ずれ信号１０２
を出力する。

トラツク位置ずれ信号１０２は位相補償フイル
タ２５に入力し、位相補償された後モード切換ス
イツチ２６に入力する。モード切換スイツチ２６
はトラツク追従動作時には位相補償フイルタ２５
の出力を選択して通過させ、駆動アンプ２７に入
力させる。

駆動アンプ２７は入力した信号を増幅し、レン
ズアクチユエータ２に駆動電流１０５を供給す
る。レンズアクチユエータ２は供給された電流に
比例する駆動力を発生し、それに比例する加速度
で集束レンズ３（正確にはアーム１２に付けられ
た部品全部）を移動させる。

これにより、記録担体１上の情報トラツク位置
に光ビームスポツトが正確に当るように集束レン
ズ３が動く、トラツク追従サーボループが構成さ
れる。

光ビームスポツトがトラツク間を移動するトラ
ツクアクセス動作を行う際には、アクセス制御回
路２９より出力されるモード切換信号１０６によ
り、モード切換スイツチ２０６が切り換えられ、
アクセス制御回路２９から出力されるレンズ加減
速信号１０７が選択されて駆動アンプ２７に入力
する。この光スポツトのトラツクアクセスの際の
加減速信号１０７の発生、供給法については特公
昭57−1051号公報「デイスク状記録担体の読取装
置」などにおいて詳しく説明されているので、本
文では詳しい説明は省略する。駆動アンプ２７は
レンズ加減速信号１０７に対応する加減速電流を
レンズアクチユエータ２に供給し、必要な距離だ
け集束レンズ３を移動させる。

トラツク追従動作、トラツクアクセズ動作いず
れの際にも集束レンズ３の光ヘツドフレーム１３
に対する位置ずれはレンス位置検出器１０により
検出され、そのずれを小さくするようにヘツドア
クチユエータ１４がレンズフレーム１３を移動さ
せる。

しかし、レンズアクチユエータ２が集束レンズ
３を主とした比較的小型軽量な部品を移動させれ
ば良いのに対して、ヘツドアクチユエータ１４
は、集束レンズに比べれば重量、外形ともに大き
な光ヘツド全体を動かすことになるため、力の伝
速部における機械的共振が比較的低周波で起るこ
とになる。このためレンズ位置検出器１０からヘ
ツドアクチユエータ１４に到る光ヘツドフレーム
位置サーボループの応答周波数帯域は、集束レン
ズ３のみを動かすトラツク追従サーボループの応
答周波数帯域より低くなり、レンズ位置ずれ信号
１０１を増幅してレンズアクチユエータ１４に供
給する基本的な位置サーボループのみでは光ヘツ
ドフレーム１３が集束レンズ３の高速な動きに正
確に追従するのは困難である。

従つて、振幅が大きく、周波数の高いトラツク
位置変動に集束レンズ３が追従している場合、あ
るいはトラツク間の光スポツトの移動のために集
束レンズ３が高速で動いている場合などには集束
レンズ３と光ヘツドフレーム１３の位置ずれは無
視できないほど大きくなり、情報の記録、再生特
性、あるいはトラツク位置ずれ検出特性の低下を
引き起す恐れがあつた。

本発明の装置ではレンズアクチユエータ２を加
減速させる駆動電流１０５を電流センスアンプ２
８により検出し、増幅変換して、レンズ駆動電流
値信号１０３として駆動アンプ２３に入力し、位
相補償フイルタ２２の出力と加算させることによ
り、集束レンズ３が動く際の集束レンズ３と光ヘ
ツドフレーム１３との位置ずれをより小さく抑え
ている。即ち、レンズアクチユエータ２が発生す
る加減速度は、それに供給される駆動電流１０５
の値に比例するから、レンズ駆動電流値信号１０
３を増幅してその値に比例する電流をヘツドアク
チユエータ１４に供給することにより、レンズア
クチユエータ２の加速度にほぼ等しい加速度をヘ
ツドアクチユエータ１４に発生させることが出来
る。従つて光ヘツドフレーム１３が集束レンズ３
の動きを追従するためのヘツドアクチユエータ１
４の駆動電流１０４の大部分は、レンズ駆動電流
値信号１０３を増幅することによつて発生され、
集束レンズ３と光ヘツドフレーム１３との位置ず
れ量として残る値は極めて小さくなる。このよう
な機能を効果的に発揮させるために、電流センス
アンプ２８のゲインＡは以下のように設定するの
が好ましい。レンズアクチユエータ２が動かす集
束レンズ３を含むレンズ可動部の重量をM₁とし、
レンズアクチユエータ２の力定数をK_F1とすると
電流I₁が供給されたときにレンズアクチユエータ
２の発生する加速度α₁はα₁＝K_F1I₁／M₁となる。

一方、光ヘツドフレーム１３の内部の部品すべ
てを含む、ヘツドアクチユエータ１４が動かす可
動部の重量をM₂とし、ヘツドアクチユエータ１
４の力定数をK_F2とすると、レンズアクチユエー
タ２の加速度α₁と同じ加速度を発生するには、 I₂＝α₁M₂／K_F2の電流が供給されねばならない。

駆動アンプ２３のゲインをG₂とすると、この
電流I₂を発生するためには、入力するレンズ駆動
電流値信号１０３の値E₁＝I₂／G₂＝α₁M₂／K_F2G₂＝ K_F1M₂I₁／K_F2M₁G₂とする必要がある。従つてレンズアクチユエータ２の駆動電流の値I₁をE₁に変換する電
流センスアンプ２８のゲインＡはＡ＝K_F1M₂／K_F2M₁G₂ （Ｖ／Ａ）に設定すれば良い。

なお、電流センスアンプ２８のゲインＡが上記
の値よりいくらかずれても集束レンズ３とヘツド
フレーム１３の位置ずれを、電流センスアンプ２
８が無い場合に比して小さく抑える効果は発生す
る。

第２図ＡおよびＢは第１図の装置の動作を説明
するための装置の各部の信号波形の例を示す図で
ある。

第２図Ａはトラツク追従動作時の各部の信号波
形を示す。

トラツク位置が実線ａで示すように変動すると
き、集束レンズ３はトラツク追従サーボループの
働きによりこのトラツク位置変動に追従し、記録
担体１の表面に当つた光ビームスポツトは破線ｂ
で示すようにほぼトラツク位置変動と同じ動きを
する。

このときレンズアクチユエータ駆動電動１０５
の値は実線Ｃで示すような変化をする。

光ヘツドフレーム１３はこの集束レンズ３の動
きは追従するように、ヘツドアクチユエータ１４
により動かされるが、レンズ駆動電流値信号１０
３を使わず、レンズ位置ずれ信号１０１のみを駆
動アンプ２３に入力させる構成では、光ヘツドフ
レーム１３が集束レンズ３の動きに正確に追従す
ることは出来ず、集束レンズ３と光ヘツドフレー
ム１３の間の位置ずれは破線αで示すようにかな
り大きな値として残る。これに対し、レンズ駆動
電流値信号１０３を駆動アンプ２３の入力に加算
する本発明の構成とすると、実線ｅで示すよう
に、集束レンズ３と光ヘツドフレーム１３の位置
ずれ（レンズ位置ずれ信号１０１の値）は極めて
小さな変動に抑えられる。

第２図Ｂはトラツク間移動動作時の各部の信号
波形を示す。

記録担体１の表面に形成された光ビームスポツ
トを現在のトラツクから別のトラツクに移動させ
るために集束レンズ３がレンズアクチユエータ２
により加速および減速され、実線ｆで示すような
速度変化をするとき、光ヘツドフレーム１３はこ
の集束レンズ３の動きに追従するようにヘツドア
クチユエータ１４により動かされる。しかし、レ
ンズ駆動電流値信号１０３を使わず、レンズ位置
ずれ信号１０１のみを駆動アンプ２３に入力させ
る構成では、光ヘツドフレーム１３の位置追従サ
ーボループの動作遅れのために、光ヘツドフレー
ム１３の速度は破線ｇで示すように、集束レンズ
３の動きｆとの間にずれを生じる。このとき、集
束レンズ３と光ヘツドフレーム１３の間の位置ず
れは破線ｊで示すようにかなり大きくなる。これ
に対し実線ｈで示すような変化をしているレンス
アクチユエータ駆動電流１０５を電流センスアン
プ２８で検出し、レンズ駆動電流値信号１０３と
して駆動アンプ２３の入力に加算することによ
り、光ヘツドフレーム１３は集束レンズ３の動き
にほぼ正確に追従し、集束レンズ３と光ヘツドフ
レーム１３との位置ずれは実線ｊで示すように極
めて小さく抑えられる。

理想的な状態を考えると、レンズ駆動電流値信
号１０３を駆動アンプ２３の入力に加えることに
より、レンズ位置ずれ信号１０１の変動量を殆ん
ど０にすることも可能となるが、実際にはアンプ
ゲイン設定の誤差、アクチユエータ特性のずれ等
があり、厳密にレンズ位置ずれ信号１０１の値を
０にすることはできない。しかし、比較的粗いゲ
イン設定を行つてもレンズ駆動電流値信号１０３
を使わない場合に比して、集束レンズ３と光ヘツ
ドフレーム１３との位置ずれを１／10程度に小さ
くすることは容易に実現できる。

以上の如く本発明によれば光スポツトを位置変
動の大きな情報トラツクに追従させる場合、ある
いは別の情報トラツクに光スポツトを高速で移動
させる場合のいずれにおいても、光スポツトを移
動させるために動く集束レンズと、他の光学系、
検出系をのせた光ヘツドフレームとの位置ずれが
極めて小さく抑えられ、高速かつ安定、高精度の
トラツクアクセス、および高精度、安定なトラツ
ク追従動作を行う装置が実現でき、光デイスク装
置における情報の記録、再生特性の向上、トラツ
クアクセス時間の短縮等が可能となる。

なお、本説明文においては説明の都合上、光デ
イスク装置における一部の例についてのみ述べた
が、集束レンズによる光スポツトの集束制御が異
つた形状、形式の光ヘツドを使う等、本発明の趣
旨を逸脱しない範囲での変形は可能なことは勿論
であり、本発明の範囲は上記の例に限定されるも
のではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトラツキング制御装置の一実
施例を示すブロツク図、第２図Ａは第１図の装置
のトラツク追従動作時の各部の信号波形を示す
図、第２図Ｂは第１図の装置のトラツク間移動動
作時の各部の信号波形を示す図である。図中、１は記録担体、２はレンズアクチユエー
タ、３は集束レンズ、４はトラツク位置ずれ検出
器、５は半導体レーザ、６はコリメートレンズ、
７は偏光ビームスプリツタ、８は１／４波長板、
９はハーフミラー、１０はレンズ位置検出器、１
１は反射鏡、１２は支持アーム、１３は光ヘツド
フレーム、１４はヘツドアクチユエータ、２０は
レーザ駆動回路、２１は差動増幅器、２２は位相
補償フイルタ、２３は駆動アンプ、２４は差動増
幅器、２５は位相補償フイルタ、２６はモード切
換スイツチ、２７は駆動アンプ、２８は電流セン
スアンプ、２９はアクセス制御回路を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１回転する円板状の記録担体に対し、レーザ光
源よりの光束を微小スポツトに絞つて照射し、情
報の読み出しあるいは記録を行なう光デイスク装
置において、前記微小光スポツトを記録担体の半
径方向に移動させるために、レーザ光束を絞る集
束レンズを移動させるレンズアクチユエータと、
前記集束レンズ、レンスアクチユエータ、レーザ
光源並びに情報の記録、読み出しのための光学部
品および光検出器を一体にまとめた光ヘツドを記
録担体の半径方向に移動させるヘツドアクチユエ
ータと、前記光ヘツドに取りつけられ、前記光ス
ポツトの記録担体上の情報トラツクに対する位置
ずれを検出する光検出器と、前記光ヘツドに取り
つけられ、前記集束レンズのレーザ光束中心に対
する位置ずれを検出する位置検出器と、前記レン
ズアクチユエータに供給される電流値を検出する
手段とを備え、前記レンズアクチユエータによつ
て前記集束レンズを動かすことにより、記録担体
上の情報トラツクに前記微小光スポツトを追従さ
せあるいは情報トラツク間の光スポツトの移動を
行なわせるとともに、前記ヘツドアクチユエータ
に前記集束レンズのレーザ光束中心に対する位置
ずれに対応する電流と、前記レンズアクチユエー
タに供給される電流値に比例する電流を加算して
供給することにより、前記集束レンズの動きに前
記光ヘツドの動きを追従させ前記集束レンズのレ
ーザ光束中心に対する位置ずれを小さく抑えるよ
うにしたことを特徴とする光デイスク装置におけ
るトラツキング制御装置。