JPH06101124B2 - 光ディスク装置のフォーカスサーボ引込み方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術（第７図、第８図） 発明が解決しようとする課題（第９図） 課題を解決するための手段（第１図） 作用 実施例 （ａ）一実施例の構成の説明 （第２図、第３図、第４図） （ｂ）フォーカスサーボ引込みの説明 （第５図、第６図） （ｃ）他の実施例の説明 発明の効果 〔概要〕 光学ヘッドの照射光のフォーカス位置をフォーカスサー
ボ制御する際のフォーカスサーボの引込みのための光デ
ィスク装置のフォーカスサーボ引込み方法に関し、 真のゼロクロスを検出して、正確にサーボ引込みするこ
とを目的とし、 光ディスクに対し光を照射し、光ディスクからの光を受
光する光学ヘッドと、該光学ヘッドの受光信号からフォ
ーカスエラー信号を作成し、該光学ヘッドのフォーカス
位置をサーボ制御するフォーカスサーボ制御部と、該フ
ォーカスサーボ制御部のサーボ動作を制御する制御部と
を有する光ディスク装置において、該制御部が該フォー
カスサーボ制御部へ与えるオフセット信号を変化しなが
ら、フォーカスゼロクロス信号を監視するとともに、該
フォーカスゼロクロス信号が一定時間以上−もしくは＋
のレベルを継続したことを検出してから、該フォーカス
ゼロクロス信号をサーチして、フォーカスサーボ引込み
を行う。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、光学ヘッドの照射光のフォーカス位置をフォ
ーカスサーボ制御する際のフォーカスサーボの引込みの
ための光ディスク装置のフォーカスサーボ引込み方法に
関する。

光ディスク装置は、トラック間隔を１ミクロン程度とす
ることができるため、大容量記憶装置として注目を浴び
ている。

光ディスク装置では、光ディスクに微細なスポット光を
照射するため、光ディスクの若干のうねりによってもス
ポット光のフォーカス位置が変化し、リード／ライト特
性が劣化する。

このため、フォーカス位置ずれを光ディスクからの光に
より検出し、フォーカス位置をフォーカスサーボ制御す
る技術が採用されている。

この場合、サーボ引込みのタイミングを誤ると、引込み
が良好に行われないため、正確なタイミングでサーボ引
込みできる技術が求められている。

〔従来の技術〕

第７図及び第８図は従来技術の説明図である。

光ディスク装置は、第７図（Ａ）に示す如く、モータ1a
によって回転軸を中心に回転する光ディスク１に対し、
光学ヘッド２が光ディスク１の半径方向に図示しないモ
ータによって移動位置決めされ、光学ヘッド２による光
ディスク１へのリード（再生）／ライト（記録）が行わ
れる。

一方、光学ヘッド２は、光源である半導体レーザ24の発
光光をレンズ25、偏光ビームスプリッタ23を介し対物レ
ンズ20に導き、対物レンズ20でビームスポット（スポッ
ト光）BSに絞り込んで光ディスク１に照射し、光ディス
ク１からの反射光を対物レンズ20を介し偏光ビームスプ
リッタ23より４分割受光器26に入射するように構成され
ている。

このような光ディスク装置においては、光ディスク１の
半径方向に数ミクロン間隔で多数のトラック又はピット
が形成されており、若干の偏心によってもトラックの位
置ずれが大きく、又光ディスク１のうねりによってビー
ムスポットの焦点位置ずれが生じ、これらの位置ずれに
１ミクロン以下のビームスポットを追従させる必要があ
る。

このため、光学ヘッド２の対物レンズ20を図の上下方向
に移動して焦点位置を変更するフォーカスアクチュエー
タ（フォーカスコイル）22と、対物レンズ20を図の左右
方向に移動して照射位置をトラック方向に変更するトラ
ックアクチュエータ（トラックコイル）21が設けられて
いる。

又、これに対応して、受光器26の受光信号からフォーカ
スエラー信号FESを発生し、フォーカスアクチュエータ2
2を駆動するフォーカスサーボ制御部４と、受光器26の
受光信号からトラックエラー信号TESを発生し、トラッ
クアクチュエータ21を駆動するトラックサーボ制御部３
が設けられている。

更に、これらサーボ制御部３、４の動作制御のための制
御部５が設けられている。

従来、フォーカスサーボの引込みは、第７図（Ｂ）、第
８図のように行われていた。

引込み最適点は、第８図に示すようにフォーカスエラー
信号がゼロクロスするジャストフォーカス点（位置）で
あるので、オフセット電圧FLPを変化して、対物レンズ2
0をフォーカスアクチュエータ22で上下動させて、フォ
ーカスエラー信号のゼロクロス信号FZCをサーチして、
フォーカスサーボ引込みを行っていた。

即ち、第７図（Ｂ）に示すように、フォーカスサーボ制
御部４のフォーカスサーボループをオフし、ロックルー
プをオンとした上で、オフセット信号FLPを最大とし
て、ロックループ内に注入し、対物レンズ20を動作させ
る。

そして、整定後、オフセット信号FLPを「−１」して、
再度注入し、対物レンズ20を動かし、FLP≠０であれ
ば、タイマに時間設定し、一定時間内にフォーカスエラ
ー信号のゼロクロス信号FZCがあるかを調べ、時間内に
なければ、オフセット信号FLPを更に「−１」して出力
する。

一方、ゼロクロス信号FZCが見付かれば、フォーカスサ
ーボ制御部４のフォーカスサーボループをオンとして、
サーボ引込みし、ロックループをオフとする。

このように、従来は、フォーカスアクチュエータ22によ
って対物レンズ20をフォーカス点より上下移動し、その
位置からフォーカスエラー信号FESのゼロクロス信号FZC
をサーチしながら、徐々にアクチュエータ22により対物
レンズ20を移動し、ゼロクロス信号FZCを検出した時
に、フォーカスサーボループを閉じることによって、フ
ォーカスサーボの引込みを完了していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、フォーカスエラー信号FESが必ず１点で零ク
ロスすれば問題はないが、必ずしも１点で零クロスする
とは限らない。

例えば、第９図（Ａ）に示すように、本来のフォーカス
点よりnear側のＢ点で零クロスが現れるものもあり、こ
れは光学ヘッドの特性、特に対物レンズと光検出器の距
離や取付け位置によって生じ易い。

又、光ディスク１にプリフォーマットされたID部が形成
されている時は、第８図のＡ点や第９図（Ａ）のＡ′点
の如く、特にデフォーカス状態にある時に、ID部による
ゼロクロスが、第９図（Ｂ）のように出易い。

このような真のゼロクロスと異なる為のゼロクロスの発
生のため、従来技術では、真のゼロクロスを検出する前
に偽のゼロクロスの検出によってサーボ引込みが行われ
てしまい、サーボ引込みが正確にできないという問題が
あった。

従って、本発明は、真のゼロクロスを検出して、正確に
サーボ引込みのできる光ディスク装置のフォーカスサー
ボ引込み方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理図である。

本発明は、第１図に示すように、光ディスク１に対し光
を照射し、光ディスク１からの光を受光する光学ヘッド
２と、該光学ヘッド２の受光信号からフォーカスエラー
信号を作成し、該光学ヘッド２のフォーカス位置をサー
ボ制御するフォーカスサーボ制御部４と、該フォーカス
サーボ制御部４のサーボ動作を制御する制御部５とを有
する光ディスク装置において、該制御部５が該フォーカ
スサーボ制御部４へ与えるオフセット信号を変化しなが
ら、フォーカスゼロクロス信号を監視するとともに、該
フォーカスゼロクロス信号が一定時間以上−もしくは、
＋のレベルを継続したことを検出してから、該フォーカ
スゼロクロス信号をサーチして、フォーカスサーボ引込
みを行うものである。

〔作用〕

本発明では、真のゼロクロスは、フォーカスエラー信号
FESの大きなＳ字の部分であらわれることから、この大
きなＳ字部分のゼロクロス以外はマスクしてしまうもの
である。

このため、大きなＳ字の部分では、ゼロクロスの前にゼ
ロクロス信号FZCに必ず一定時間t₁以上−のレベル（図
では“0"レベル）が継続する信号特性を示すことから、
この状態を検出したら、大きなＳ字の近傍と見なし、ゼ
ロクロス信号FZCをサーチして、サーボ引込みするもの
である。

このため、偽のゼロクロス信号はマスクされ、又真のゼ
ロクロス信号の近傍でサーチするので、フォーカス状態
に近く、IDによるゼロクロスの発生も出にくく、確実に
真のゼロクロスで引込みできる。

〔実施例〕

（ａ）一実施例の構成の説明 第２図は本発明の一実施例ブロック図、第３図は第２図
構成の光学ヘッドの構成図である。

図中、第１図及び第７図で示したものと同一のものは同
一の記号で示してある。

先づ光学ヘッドの構成について第３図を用いて説明す
る。

第３図（Ａ）において、半導体レーザ24の光は、コリメ
ータレンズ25aで平行光とされ、真円補正プリズム25bで
断面が真円に補正され、偏光ビームスプリッタ23に入射
し、更に1/4入波長板25cを介し対物レンズ20に入射し、
ビームスポットBSに絞り込まれる。光ディスク１からの
反射光は対物レンズ20、1/4入波長板25cを介し偏光ビー
ムスプリッタ23に入射し、集光レンズ27より４分割受光
器26に入射する。

対物レンズ20は、回転軸28aを中心に回転可能なアクチ
ュエータ本体28の一端に設けられており、他端に固定ス
リット28bが設けられている。

アクチュエータ本体28には、コイル部28cが設けられ、
コイル部28cの周囲にフォーカスコイル22が、側面に渦
巻形状のトラックコイル21が設けられており、コイル部
28cの周囲に磁石28dが設けられている。

従って、フォーカスコイル22に電流を流すと、対物レン
ズ20を搭載したアクチュエータ28はボイスコイルモータ
と同様に図のＸ軸方向に上又は下に移動し、これによっ
てフォーカス位置を変化でき、トラックコイル21に電流
を流すと、アクチュエータ28は回転軸28aを中心にα方
向に回転し、これによってトラック方向の位置を変化で
きる。

アクチュエータ28の端部に設けられた固定スリット28b
に対しては、位置センサ29が設けられており、第３図
（Ｂ）、（Ｃ）に示す如く位置センサ29は、発光部29e
と４分割受光器29a〜29dが固定スリット28bを介して対
向するように設けられている。

固定スリット28bには窓Ｗが設けられており、発光部29e
の光は窓Ｗを介して４分割受光器29a〜29dに受光され
る。

このため、第３図（Ｂ）に示すようにアクチュエータ28
のα、Ｘ方向の移動量に応じて４分割受光器29a〜29dの
受光分布が変化する。従って、フォーカス、トラックサ
ーボと同様、受光器29a〜29dの出力Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄか
ら、トラック方向のポジション信号TPS、フォーカス方
向のポジション信号FPSが次のように求められる。

TPS＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ） FPS＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ） このポジション信号TPS、FPSは、第３図（Ｂ）のように
中心位置Ｃからのずれに対し、中心位置で零となるＳの
字状の信号となり、この信号を用いてアクチュエータ28
の中心位置方向への電気的バネ力を付与できる。

次に、第２図について説明する。

第２図中、５は制御部であり、マイクロプロセッサで構
成され、フォーカスサーボ制御部４のサーボ制御動作を
後述する第５図のフローにより、フォーカスゼロクロス
信号FZC、オフフォーカス信号FOS、サーボオン信号SV
S、ロックオン信号LKS及びロック点移動信号FLPを用い
て制御し、且つトラックサーボ制御部３（第７図参照）
のサーボ制御動作及び図示しないモータを制御して光学
ヘッド２の移動を制御するものである。

６はヘッド回路部であり、４分割受光器26の出力ａ〜ｄ
からRF信号RFSを作成するRF作成回路60と、４分割受光
器26の出力ａ〜ｄを増幅し、サーボ出力SVa〜SVdを出力
する増幅器61と、位置センサ29の４分割受光器29a〜29d
の出力Ａ〜Ｄからフォーカスポジション信号FPSを作成
するPS作成回路62等を有している。

40はFES作成回路であり、増幅器61（61a〜61d）のサー
ボ出力SVa〜SVdからフォーカスエラー信号FESを作成す
るもの、41は全信号作成回路であり、サーボ出力SVa〜S
Vdを加え合わせ全反射レベルである全信号DSCを作成す
るもの、42はAGC（Automatic Gain Control）回路であ
り、フォーカスエラー信号FESを全信号（全反射レベ
ル）DSCで割り、全反射レベルを参照値としたAGCを行う
ものであり、照射ビーム強度や反射率の変動補正をする
ものである。

43aはゼロクロス検出器であり、フォーカスエラー信号F
ESのゼロクロス点を検出し、MPU5へフォーカスゼロクロ
ス点FZCを出力するせの、43bはオフフォーカス検出回路
であり、フォーカスエラー信号FESがプラス方向の一定
値V₀以上になった及びマイナス方向の一定値−V₀以下に
なったこと、即ちオフフォーカス状態になったことを検
出してオフフォーカス信号FOSをMPU5へ出力するもので
ある。

44は、位相補償回路であり、ゲインを与えられた、フォ
ーカスエラー信号FESを微分し、フォーカスエラー信号F
ESの比例分と加え、高域の位相を進ませるものである。

45はサーボスイッチであり、MPU5のサーボオン信号SVS
のオンで閉じ、サーボループを閉じ、オフで開き、サー
ボループを開くもの、46はPS制御信号作成回路であり、
PS作成回路62のフォーカスポジション信号FPSとMPU5か
らのロック点移動信号FLPとからフォーカスポジション
制御信号RPSを作成するものである。

47はロックオンスイッチであり、MPU5のロックオン信号
LKSのオンで閉じ、サーボループにフォーカスポジショ
ン制御信号RPSを導き、オフで開き、制御信号RPSのサー
ボループへの導入をカットするもの、48は反転アンプで
あり、サーボスイッチ45の出力と、ロックオンスイッチ
47の出力を反転増幅するもの、49はパワーアンプであ
り、反転アンプ48の出力を増幅してフォーカス駆動電流
TDVをフォーカスアクチュエータ22に与えるものであ
る。

第４図は第２図の要部構成図である。

ゼロクロス検出器43aは、AGC回路42からのフォーカスエ
ラー信号FESとゼロクロス電位（７レベル）を比較する
コンパレータ430で構成され、コンパレータ430からFES
＜０なら“1"、FES≧０なら“0"のゼロクロス信号FZCを
出力する。

オフフォーカス検出回路43bは、AGC回路42からのフォー
カスエラー信号FESと一定値V₀とを比較し、FES＞V₀の時
“ハイ”の出力を発する第１のコンパレータ431と、フ
ォカスエラー信号FESと一定値（−V₀）とを比較し、FES
＜−V₀の時“ハイ”の出力を発する第２のコンパレータ
432を含み、両コンパレータ431、432の和をオフフォー
カス信号FOSとして出力する。

位相補償回路44は、オペアンプ440に抵抗rgとコンデン
サcgの微分回路と、抵抗Rgの比例回路を接続し、AGC回
路42のフォーカスエラー信号FESの微分と比例の和の信
号、即ちフォーカスエラー信号FESに位相進み要素を与
えた信号FCSをサーボスイッチ45に出力する。

PS制御信号作成回路46は、PS作成回路62からのフォーカ
スポジション信号FPSとMPU5からのロック位置制御信号L
PSとを増幅するオペアンプ460と、オペアンプ460の出力
を位相補償する位相補償回路461とを含み、フォーカス
ポジション制御信号RPSを出力する。

ロックオンスイッチ47は、ロックオン信号LKSのオンの
時閉じ、フォーカスポジション制御信号RPSをサーボス
イッチ45の信号FCSに加える第１のスイッチ470と、ロッ
クオン信号LKSを反転する反転回路471と、反転ロックオ
ン信号▲▼のオン（ロックオン信号LKSのオフ）
の時閉じる第２のスイッチ472とを含む。

（ｂ）フォーカスサーボ引込みの説明 第５図は本発明の一実施例サーボ引込み処理フロー図、
第６図は本発明の一実施例要部波形図である。

先づ、MPU5は、サーボオン信号SVSをオフ、ロックオ
ン信号LKSをオンとし、フォーカスサーボループをオ
フ、ロックオンループをオンとする。

次に、MPU5は、ロック点移動信号（オフセット信号とい
う）LPSを最大値MAXとして、PS制御信号作成回路46に入
力する。

これによって反転アンプ48、パワーアンプ49を介してフ
ォーカスアクチュエータ22が駆動され、対物レンズ20の
フォーカス位置が変化する。

MPU5は、この変化が終わり整定するまで待つ。

次に、MPU5は、オフセット信号FLPを「−１」して、
再びPS制御信号作成回路46に入力する。

MPU5は、オフセット信号FLPが零まで下がったかを調
べ、零なら、オフセット信号を最大から零まで下げて
も、フォーカスゼロクロス信号FZCが“1"の所があるの
で、エラーとして終了する。

オフセット信号FLPが零でなければ、MPU5は、タイマ
に監視時間t₁を設定し、タイマをスタート（起動）す
る。

そして、MPU5は、ゼロクロス信号FZCを監視し、ゼロ
クロス信号FZCが“1"（フォーカスエラー信号FESが０レ
ベル以下）であるかを調べ“1"であれば、第６図のよう
にフォーカスエラー信号FESが０レベル以下のため、ス
テップに戻る。

一方、MPU5は、ゼロクロス信号FZCが“1"でないと、
タイマがカウントアップしたかを調べ、カウントアップ
していなければ、ステップに戻る。

タイマがカウントアップしていると、時間T₁の間中、フ
ォーカスゼロクロス信号FZCは“0"を継続し（即ち、フ
ォーカスエラー信号FESは０レベル以下を継続し）、大
きなＳ字の近傍の第６図のにあることになり、ゼロク
ロス信号のマスクルーチンは終了し、サーチルーチンへ
入る。

このため、MPU5は、オフセット信号FLPを「−１」し
て、PS制御信号作成回路46に入力する。

次に、MPU5はオフセット信号FLPが零まで下ったかを調
べ、零なら、オフセット信号FLPを零まで下げても零ク
ロス信号FZCが見付からないため、エラーとして終了す
る。

逆に、オフセット信号FLPが零でなければ、MPU5はタイ
マに設定時間t₂（t₂＜t₁）を設定し、タイマをスタート
する。

そして、MPU5は、ゼロクロス信号FZCを監視し、ゼロ
クロス信号FZCが“1"になったか（フォーカスエラー信
号FESが０レベル以下になったか）を調べる。

MPU5は、ゼロクロス信号FZCが“1"になっていない
と、タイマがカウントアップしたかを調べ、カウントア
ップしていなければ、ステップに戻り、カウントアッ
プしていればステップに戻る。

一方、ステップで、MPU5は、ゼロクロス信号FZCが
“1"になったと判定すると、“0"から“1"へ反転したゼ
ロクロス信号FZCを見付けたので（第６図の点）、サ
ーボ引込みを行うべく、サーボオン信号SVSをオンし、
ロック信号LKSをオフし、フォーカスサーボループをオ
ンし、ロックループをオフとして、終了する。

このようにして、オフセット信号（ロック位置制御信
号）FLPを変化して、対物レンズ20を最大移動点から順
次移動しながら、フォーカスゼロクロス信号FZCの監視
を行う。

そして、偽のゼロクロス信号の可能性のあるゼロクロス
信号が“1"である間は、即ちゼロクロス信号FZCが“0"
を一定時間継続しない間は、ゼロクロス信号の検出をマ
スクし、偽のゼロクロス信号による引込みを防止する。

このため、第９図（Ａ）のような特性のものでも、第９
図（Ｂ）のようにID部によりヒゲ（ゼロクロス信号）が
生じても、確実に真のゼロクロス信号のタイミングでサ
ーボ引込みが可能となる。

又、ゼロクロス信号FZCが、一定時間t₁以上“0"を継続
した後は、オフセット信号FLPの変更の間隔を、時間t₂
を小として早めているので、ゼロクロス信号FZCの高速
サーチができる。

（ｃ）他の実施例の説明 上述の実施例では、フォーカスエラー信号FESが正の時
に、ゼロクロス信号FZCが“0"、負の時に、ゼロクロス
信号FZCが“1"としているが、逆の場合も同様に適用で
きる。

又、フォーカス位置を、光ディスクに対し最近から遠ざ
けているが、逆であってもよい。

以上本発明を実施例により説明したが、本発明は本発明
の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明からこれ
らを排除するものではない。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、フォーカスゼロク
ロス信号の監視から偽のフォーカスゼロクロス信号の発
生する可能性のある部分をマスクして、真のゼロクロス
信号を検出して引込みするので、真のゼロクロス信号に
より確実にフォーカスサーボ引込みできるという効果を
奏し、種々の特性の光学ヘッド、光ディスクに対し、確
実なサーボ引込みを可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の一実施例ブロック図、 第３図は第２図構成の光学ヘッドの構成図、 第４図は第２図構成の要部構成図、 第５図は本発明の一実施例サーボ引込み処理フロー図、 第６図は本発明の一実施例要部波形図、 第７図及び第８図は従来技術の説明図、 第９図は従来技術の課題説明図である。 図中、１……光ディスク、２……光学ヘッド、 ４……フォーカスサーボ制御部、 ５……制御部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ディスク（１）に対し光を照射し、光デ
   ィスク（１）からの光を受光する光学ヘッド（２）と、 該光学ヘッド（２）の受光信号からフォーカスエラー信
   号を作成し、該光学ヘッド（２）のフォーカス位置をサ
   ーボ制御するフォーカスサーボ制御部（４）と、 該フォーカスサーボ制御部（４）のサーボ動作を制御す
   る制御部（５）とを有する光ディスク装置において、 該制御部（５）が該フォーカスサーボ制御部（４）へ与
   えるオフセット信号を変化しながら、フォーカスゼロク
   ロス信号を監視するとともに、 該フォーカスゼロクロス信号が一定時間以上−もしく
   は、＋のレベルを継続したことを検出してから、該フォ
   ーカスゼロクロス信号をサーチして、フォーカスサーボ
   引込みを行うことを 特徴とする光ディスク装置のフォーカスサーボ引込み方
   法。