JPH056554A

JPH056554A - 光学ヘツドにおける対物レンズの駆動制御方法

Info

Publication number: JPH056554A
Application number: JP18518491A
Authority: JP
Inventors: Katsura Komiyama; 桂小宮山; Kazumitsu Saburi; 和充佐分利
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1993-01-14

Abstract

(57)【要約】【構成】対物レンズホルダ３１に発光ダイオード４５
を取り付け、光学ヘッド内における対物レンズ３５の位
置をフォトダイオード４７により検知し、対物レンズ３
５を標準的な合焦点位置である中立点まで駆動し、その
後、フォーカスエラー信号に基づくフォーカスサーボ系
で実際の合焦点位置に対物レンズ３５が位置するように
制御する【効果】中立点サーボとフォーカスサーボとを組み合
わせることにより、単純な回路、シーケンスで、確実か
つ短時間にフォーカサーボを作動させて、情報の読出し
が行なえる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ディスク、光磁気ディ
スク、光カードなどの光記録媒体に、光スポットを照射
して光学的に情報の読出し、書込みを行なう光記録／再
生装置の光学ヘッド、あるいは同様のオートフォーカス
機構を利用した位置制御用の光学ヘッドなどにおける、
対物レンズのフォーカス方向の位置制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光記録システムにおいては、光束を対物
レンズにより収束、結像させ、微小径の光スポットとし
て記録媒体の記録トラック上に光照射することが必要で
ある。例えば、光ディスク、光磁気ディスクなどの円盤
状の記録媒体にあっては、ディスクを回転させるととも
に、対物レンズをディスクのラジアル方向（トラッキン
グ方向）に高速アクセス駆動し、目的とする記録トラッ
ク上にレーザー光をスポット照射する。

【０００３】この場合、情報の記録・再生品質の点から
記録トラック上に正確にスポット光が照射されることが
必要であり、高いフォーカス精度とトラッキング精度が
要求される。

【０００４】そこで一般には、記録媒体からの反射光か
ら、情報信号とともにフォーカスエラー信号およびトラ
ッキングエラー信号を取り出し、適正位置となるよう
に、サーボ系により対物レンズを駆動制御している。例
えば、非点収差法では、４分割フォトダイオードに反射
光を導き、合焦点からの位置の偏位量に従う形状の違い
を電気信号の変化量に変換し、その差信号からフォーカ
スエラー信号を、また和信号から情報信号を読み出して
いる。図６はこの状態を示す説明図であり、差信号（フ
ォーカスエラー信号）が零の位置が合焦点位置であり、
この付近で和信号（データ信号）が最大となる。合焦点
位置から外れると、差信号が零となるようにフォーカス
サーボが作動しうるサーボ引込み可能範囲は、図６に示
すように限定されており、非点収差法などでは１０〜３
０μｍ程度と小さい。一方、アクチュエータによる対物
レンズの可動域は、それよりもかなり大きい。

【０００５】そこで、フォーカスエラー信号によるフォ
ーカスサーボ開始時に、対物レンズがサーボ引込み可能
範囲に位置していないと上記フォーカスサーボが全く行
なわれなかったり、フォーカスサーボに引き込まれる時
間が遅くなり立上りが悪いという問題が発生する。この
ような場合としては、例えば以下のような場合が考えら
れる。

【０００６】（１）システム（装置）の起動時に対物
レンズが合焦点位置から大きく外れた退避位置にあり、
起動時に対物レンズを合焦点位置まで移送する場合。（２）設計上は、起動時に対物レンズが合焦点位置近
傍に存在するが、運転停止時のトラブルや部品の経時変
化、ディスクの変形などにより、合焦点位置から大きく
外れている場合。（３）高アクセス駆動時に対物レンズが大きく揺動
し、不安定な場合。

【０００７】従来、対物レンズにより光束が光ディスク
上に焦点を結ぶよう制御するフォーカスサーボループを
完成させる方法として、特開昭６１−９３０号公報に
は、光ディスクに対する最適焦点位置を含む範囲に対物
レンズアクチュエータを駆動する傾斜関数発生機を用
い、同範囲で振動（スキャン）を行ない最適焦点位置に
おいてサーボループを閉じることが提案されている。

【０００８】しかしこの方式では、対物レンズを移動さ
せる傾斜関数発生機、振動を重畳するキックバック手
段、およびこれらのタイミングに関与する一連の構成
は、回路的に複雑であり、また、一連のシーケンスも煩
雑である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は対物レンズの
合焦点位置からの偏位をエラー信号として検知し駆動す
るフォーカス方向の制御モードに速やかに移行でき、し
かも構成が簡単な制御方法を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の光学ヘッドにお
ける対物レンズの駆動制御方法は、光学ヘッドの対物レ
ンズより光を収束して記録媒体に照射し、記録媒体から
の反射光に含まれる記録媒体に対する対物レンズのフォ
ーカス方向位置の合焦点位置からの偏位をエラー信号と
して検出し、対物レンズが合焦点位置に位置するよう
に、対物レンズをフォーカス方向に駆動する制御方法に
おいて、光学ヘッド内での対物レンズのフォーカス方向
の位置を検知し、対物レンズを標準的な合焦点位置もし
くはその近傍に位置するように駆動制御したのち、上記
エラー信号に基づいて対物レンズをフォーカス方向に駆
動し、合焦点位置へ導くことを特徴とする。

【００１１】

【作用】光学ヘッドの駆動に際しては、光学ヘッド内で
の対物レンズのフォーカス方向の位置を検知し、対物レ
ンズを記録媒体に対する標準的な合焦点位置（基準位
置）まで移動させ、ついで、エラー信号により合焦点位
置に位置させるフォーカスサーボ制御に切り換える。基
準位置は、フォーカスサーボ制御が可能なサーボ引込可
能範囲にある確率が極めて高く、スムーズかつ確実にフ
ォーカスサーボ制御を動作させることができる。

【００１２】

【実施例】図１（Ａ），（Ｂ）、図２、図３は本発明の
実施例を示す説明図である。図１（Ａ）は光学ヘッドの
対物レンズアクチュエータの縦断面図であり、フォーカ
スサーボ制御時の状態を示している。一方、図１（Ｂ）
は初期状態（非フォーカスサーボ制御状態）を示してい
る。

【００１３】図２は、対物レンズアクチュエータの対物
レンズホルダ３１（ボビン）、駆動用磁気回路および４
分割フォトダイオード４９（位置検出センサ）を示す分
解斜視図であり、図２の線Ａ−Ａ方向の断面が図１の
（Ａ），（Ｂ）縦断面方向となる。

【００１４】光ディスク装置の光学ヘッド本体（図示せ
ず）は、図１〜図２に示した対物レンズアクチュエータ
を搭載し、光ディスクのトラッキング方向（図１の紙面
に垂直方向）を、ボイスコイルモータなどにより粗（高
速）アクセス駆動される。光学ヘッド本体の光源からの
平行光束は、立ち上げられ、光学ヘッド本体に固定され
たアクチュエータベース１１の透孔１３を通過し、対物
レンズ３５により収束されて光ディスク６１上にスポッ
ト照射される。

【００１５】透孔１３を有するアクチュエータベース１
１に支承軸１５が固定されている。また、アクチュエー
タベース１１には、磁石２１、外ヨーク２３および内ヨ
ーク２５から成る固定磁気回路が一対固定されている。

【００１６】対物レンズホルダ３１は、全体平面形状が
略楕円形ないし略菱形の筒状体であり、光束を記録媒体
に結像させる対物レンズ３５と、対物レンズ３５との重
量バランスを取るためのバランサ３７を搭載しており、
また、内ヨーク２５が挿置されるスペースとして中空部
３９，３９を有する。なお、対物レンズホルダ３１は、
通常のボビンの如く平面形状が円形でもよい。

【００１７】対物レンズホルダ３１（ボビン）の外周側
面には、フォーカシングコイル４１が巻回され、また、
巻回された４つのトラッキングコイル４３がフォーカシ
ングコイル４１上に固定されている。さらに、フォーカ
シングコイル４１上には、発光ダイオード４５（発光素
子）が固定されている。

【００１８】対物レンズホルダ３１は、その軸受３３に
よって支承軸１５に嵌装されており、支承軸１５の回り
を回動可能に、かつ、支承軸１５を上下に摺動可能に保
持されている。

【００１９】フォーカシングコイル４１と固定磁気回路
２１，２３，２５とがリニアモータを、また、トラッキ
ングコイル４３と固定磁気回路２１，２３，２５とが回
転モータを構成しており、制御装置からこれらコイル４
１，４３にサーボ信号電流を流すことにより、対物レン
ズホルダ３１に搭載された対物レンズ３５が、トラッキ
ング方向Ｔｒおよびフォーカス方向Ｆｏに駆動され、光
ディスク６１の偏心、面振れ、チャッキング誤差等に追
従して、光学ヘッドに固定された反射ミラー（図示せ
ず）により立ち上げられ、透孔１３を通過してくる光束
を光ディスク６１の記録トラック上に結像させる。１７
はハウジングを、１９はトップカバーを示す。また、対
物レンズ位置センサ４７がアクチュエータベース１１に
対して固定されている。

【００２０】対物レンズ位置検出センサ４７はＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの各受光面に４分割された４分割フォトダイオー
ド４９を有している。発光ダイオード４５からの光が照
射されることにより、光学ヘッド内における（光学ヘッ
ドを基準とする）対物レンズホルダ３１の位置、すなわ
ち対物レンズ３５のトラッキング方向位置およびフォー
カス方向位置を検知できる。発光ダイオード４５からの
光が４分割フォトダイオード４９の中心に入射するとき
の対物レンズ３５の位置をサーボ参照点とすると、（Ａ
＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）からフォーカス方向の偏位（フォー
カス位置信号；Ｆｏ・ＰＯＳ）が、また、（Ａ＋Ｄ）−
（Ｂ＋Ｃ）からトラッキング方向の偏位（トラッキング
位置信号；Ｔｒ・ＰＯＳ）が検出される。

【００２１】そこで、対物レンズ３５のフォーカス位置
信号Ｆｏ・ＰＯＳとサーボ参照点信号とをアンプ５１に
より比較、増幅し、ドライバ５３によりフォーカシング
コイルに電流を流し、対物レンズホルダ３１を駆動すれ
ば、対物レンズ３５は基準位置（標準的合焦点）に位置
することになる。

【００２２】基準位置（標準的合焦点）は、標準規格通
りの光ディスク６１が規格通りにチャッキングされた場
合の理想的な合焦点位置であるが、現実的には基準位置
と合焦点位置が一致する確率は極めて低い。しかし、フ
ォーカスサーボ信号系を作動させておくことにより、実
際の合焦点位置からずれていてもサーボ引込み可能範囲
にあればフォーカスサーボ動作が働き、情報の読出し、
書込みが可能となる。

【００２３】また逆に、光ディスク６１は一般に面振れ
誤差、チヤッキング誤差があるが故に、ある特定の一点
がサーボ引込み可能範囲になかったとしても回転により
サーボ引込み可能範囲に入ってくる場所が光ディスク上
のどこかに存在する可能性が極めて高く、その時点でフ
ォーカスサーボ動作が働くことになる。

【００２４】このように対物レンズ３５の機械的な位置
を検出して基準点（標準的合焦点）に移動させる中立点
サーボと、光ディスク上の光スポット位置を検知し、フ
ォーカスエラー信号により実際の合焦点位置に対物レン
ズ３５を移動させるフォーカスサーボとを組み合わせる
ことで、フォーカスサーボを速やかに、かつ、確実に動
作させることができる。

【００２５】なお、フォーカスサーボ方法は、非点収差
法など、従来から知られている方法を用いることができ
る。図４に、上記のフォーカサーボ系のブロック図を示
す。なお、フォーカスサーボが動作した後は、中立点サ
ーボループをオープンにするかクローズにするかは実際
の制御方法に応じて適宜選択できる。

【００２６】例えば、フォーカスサーボループを所定ゲ
インより多少弱く動作させておき、中立点サーボを動作
させフォーカス引き込みに成功した後に、中立点サーボ
を非動作としフォーカスサーボループゲインを所定値に
戻す。

【００２７】また、中立点サーボの動作開始時点では、
図５に示すように対物レンズは単振動し、基準点位置に
収束することを利用することもできる。このとき、オー
バーシュートが現われるが、この大きさは中立点サーボ
ループの利得、発光ダイオードの強度により調整でき
る。そこで、このオーバーシュートを大きくとれば、対
物レンズがサーボ引込み可能範囲に位置するタイミング
が生じる確率が高まり、このタイミング時にフォーカス
サーボが動作する。

【００２８】また、何らかの理由により、基準点から実
際の合焦点が大きく外れている場合は、上記中立点サー
ボによってもフォーカスサーボが動作しないことも考え
られる。しかしこの場合も、以下の方法によって、確実
にフォーカスサーボに入ることができる。

【００２９】すなわち、サーボ引込み可能範囲に当たる
距離で対物レンズを移動させうる補正信号を、対物レン
ズのフォーカス位置信号Ｆｏ・ＰＯＳに重畳する。フォ
ーカスサーボ動作が開始されるまで、上記の補正信号の
重畳を繰り返し、対物レンズをその可動領域全体にわた
って動かせば、確実にフォーカスサーボが作動する。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、対物レンズを標準的合
焦点まで移動する中立点サーボと、実際の合焦点位置に
制御するフォーカスサーボとを組み合わせることによ
り、単純な回路、シーケンスで、確実かつ短い時間でフ
ォーカスサーボを作動させて情報の読出し、書込みなど
を行なうことができる。また、中立点サーボは、フォー
カスサーボと別系統とすることができるので、フォーカ
スサーボに影響を与えない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明の実施例に用い
られる対物レンズアクチュエータの構成例を示す縦断面
図である。

【図２】図２は、対物レンズホルダ、その駆動用固定磁
気回路および位置検出センサを示す分解斜視図である。

【図３】図３は、位置検出系を示す説明図である。

【図４】図４は、フォーカスサーボ系の一例を示すブロ
ック線図である。

【図５】図５は、対物レンズの振動を示す説明図であ
る。

【図６】図６は、サーボ引込み可能範囲について示す説
明図である。

【符号の説明】

１１アクチュエータベース１３透孔１５支承軸１７ハウジング１９トップカバー２１磁石２３外ヨーク２５内ヨーク３１対物レンズホルダ３３軸受３５対物レンズ３７バランサ３９中空部４１フォーカシングコイル４３トラッキングコイル４５発光ダイオード４７対物レンズ位置センサ４９４分割フォトダイオード５１アンプ５３ドライバ６１光ディスク

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】光学ヘッドの対物レンズより光を収束し
て記録媒体に照射し、記録媒体からの反射光に含まれる
記録媒体に対する対物レンズのフォーカス方向位置の合
焦点位置からの偏位をエラー信号として検出し、対物レ
ンズが合焦点位置に位置するように、対物レンズをフォ
ーカス方向に駆動する制御方法において、光学ヘッド内
での対物レンズのフォーカス方向の位置を検知し、対物
レンズを標準的な合焦点位置もしくはその近傍に位置す
るように駆動制御したのち、上記エラー信号に基づいて
対物レンズをフォーカス方向に駆動し、合焦点位置へ導
くことを特徴とする、光学ヘッドにおける対物レンズの
駆動制御方法。