JPH0738256B2 - オ−トトラッキング制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、オートトラッキング制御装置に関し、特に光
学式情報記録再生装置に使用される光ヘッドのトラッキ
ング制御に好適なものである。

［従来の技術］ 従来、光を用いて情報を記録し、また記録されている情
報を読み出す媒体の形態として、ディスク状、カード
状、テープ状等各種のものが知られている。これら光学
式情報記録媒体には、記録および再生の可能なものや再
生のみ可能なもの等がある。

記録可能な媒体への情報記録は、記録情報により変調さ
れ微小スポット状に絞られた光ビームで情報トラックを
走査することにより行なわれ、光学的に検出可能な情報
ピット列として情報が記録される。

また、記録媒体からの情報の再生は、記録媒体に記録が
行われない程度の出力の光ビームスポットで情報トラッ
クの情報ピット列を走査し、この記録媒体からの反射光
または透過光を検出することにより行われる。

このような記録媒体への光ビームスポット照射およびこ
の記録媒体からの反射光または透過光の検出のため、い
わゆる光ヘッドが用いられる。この光ヘッドは、記録媒
体に対しその情報トラック方向およびこのトラック方向
を横切る方向に相対的に移動可能とされており、この相
対的移動により光ビームスポットの情報トラック走査が
行われる。

このような光学式情報記録媒体のうちで、カード状の光
学式情報記録媒体（以下、光カードと称す）は、小型軽
量で持ち運びに便利な比較的大容量の情報記録媒体とし
て大きな需要が見込まれている。

第４図は、追記型の光カードの概略的平面図で、第５図
は、そのトラック部分の拡大図である。

第４図において、光カードＣの情報記録面には、LF方向
に延びる情報トラックTaが多数平行に配列されている。
また、光カードＣの情報記録面には、情報トラックTaへ
のアクセスの基準位置となるホームポジションHPが設け
られている。情報トラックTaは、ホームポジションHPに
近い方から順にTa1,Ta2,Ta3,…と配列され、すでに情報
が記録されている記録情報トラックと、まだ情報が記録
されていない未記録情報トラックとの２種類がある。こ
の未記録情報トラックには、随時情報記録が可能であ
る。

各情報トラックTaの間には、第５図に示すように、トラ
ッキングトラックTbが設けられている。このトラッキン
グトラックTbは、情報記録再生時の光ビームスポットの
走査のときに所定の情報トラックから光ビームスポット
が逸脱しないように制御するオートトラッキング（以
下、ATと称す）のためのガイドとして使われる。

ところで、光ビームスポットの走査を行うと、その軌跡
が必ずしも情報トラックと平行にならない場合がある。
その理由は、記録媒体上の情報トラックの方向と記録媒
体および光ヘッドの移動方向とが精度よく一致しないた
めである。この現象は、一般にスキュー（skew）がある
と表現される。このとき、ATサーボが動作していると、
情報トラックTaに沿ってアクチュエータ可動部に固定さ
れた対物レンズが移動するわけであるが、アクチュエー
タの構造上その移動範囲は±数百μｍに限られてしま
う。ATサーボが動作しているときに対物レンズの位置が
中心から離れすぎるとトラッキング誤差が大きくなって
しまうために、対物レンズのAT方向の可動範囲のうち中
心近傍の±100μｍ程度の範囲内で使用するのが望まし
い。そこで、スキューによって対物レンズの位置が中心
からさらに離れようとしたときは、対物レンズを移動さ
せる代りに対物レンズを保持している光ヘッドを移動さ
せることにより、トラッキングを続けようとする方法が
とられている。

第６図は、このような従来のオートトラッキング制御装
置を示すブロック図である。

図において、一対のAT光検出器60aおよび60bからのATエ
ラー信号が差信号増幅器61に入力されてその出力がAT差
信号として位相補償回路62に供給される。位相補償回路
62の出力はATコイルドライバ63を経てATコイル64に供給
される。ATコイル64は図示しない対物レンズの位置を制
御してオートトラッキング状態となる。

また、差信号増幅器61の出力であるAT差信号は、ローパ
スフィルタ65に供給され、その出力はヘッドムーブコン
パレータ66およびヘッドムーブオシレータ67を介して光
ヘッド68を制御する。ローパスフィルタ65は、記録媒体
上のキズやゴミのために光ヘッドが誤動作するのを防止
するために設けられている。

第７図は、ローパスフィルタ65を通ったあとのAT差信号
の波形図である。

いま、第７図Ａに示すようにAT差信号が増加したとする
と、ヘッドムーブコンパレータ66でトラックのどちらか
の方向に振れているかを検出する。すなわち、コンパレ
ータ66は、AT差信号が検出レベルVaを越えるとコンパレ
ート出力Saを出力し（第７図Ｂ）、検出レベルVbを越え
るとコンパレート出力Sbを出力する（第７図Ｃ）。これ
らのコンパレート出力SaまたはSbがヘッドムーブオシレ
ータ67に供給されると、駆動パルスSpが出力され（第７
図Ｄ）、図示しないパルスモータを駆動し、光ヘッドを
移動させる。このとき、コンパレート出力Sbは光ヘッド
の移動方向を指示することになる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような従来装置では、外部からの振
動などのために高い周波数でAT差信号に変化があっても
ローパスフィルタを使用しているためにヘッドムーブの
ための駆動指令信号の出力が遅れてしまい、ヘッド送り
が追随せずに対物レンズの位置が中心から100μｍの範
囲を越えてしまうことが有り、正確なトラッキングが出
来ないという欠点があった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、そ
の目的は、外部からの振動などがあっても対物レンズが
中心から大きく外れるようなことがなく、確実でしかも
追随性のよいヘッド送りを可能としたオートトラッキン
グ制御装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の目的は、光源から射出された光束を光ヘッド内
の対物レンズを用いて記録媒体の記録面上に焦光させ、
光学的に情報の記録、又は再生を行う際、前記媒体を介
した光束を検出する光検出器からのトラッキングエラー
信号を基に、前記媒体に対する前記対物レンズの位置を
制御するオートトラッキング制御装置において、前記光
ヘッド本体と前記対物レンズとの相対位置を検出する検
出手段と、前記対物レンズが前記光ヘッドの中心位置に
ある時の前記検出手段による出力値を記憶し、該出力値
とトラッキング時の前記検出手段による出力値との差が
所定値を越えた時に前記光ヘッドを駆動する制御手段と
を有することを特徴とするオートトラッキング制御装置
によって達成される。

［作用］ このように、予め対物レンズの中心位置を記憶してお
き、オートトラッキング時に対物レンズの現在位置がこ
の中心位置から所定値を越えてズレたときには、対物レ
ンズを保持している光ヘッドを移動させることにより、
追随性のよいヘッド送りを可能にしている。

［実施例］ 第１図は、本発明によるオートトラッキング制御装置の
一実施例を示すブロック図である。

図において、一対の光検出器1aおよび1bは、差信号増幅
器２に接続され、その出力は切換スイッチ３を経て位相
補償回路４に接続されている。位相補償回路４の出力
は、ATコイルドライバ５で増幅され、ATコイル６を励起
する。

ATコイル６は、対物レンズ７をトラックの配列方向（図
において左右方向）に駆動し、光ビームスポットが情報
トラック上を正確にトレースするようにトラッキングを
制御する。

対物レンズ７は、ATアクチュエータ８内で支点９を中心
にして揺動する支持体10に取り付けられている。この支
持体10は、両側に設けた２つのバネ11aおよび11bの作用
でATコイル６が励起されないときは中点に復帰するよう
に構成されている。

ATアクチュエータ８には、一対の発光ダイオード12aお
よびフォトトランジスタ12bが設置されており、発光ダ
イオード12aで発光した光が対物レンズ７の側面に設け
た反射面13で反射したフォトトランジスタ12bに入射す
る。また、ATアクチュエータ８にはピン14が取り付けら
れており、このピン14は、モータ15で回転するネジ軸16
に係合しているため、ネジ軸16の回転によりトラックの
配列方向（図において左右方向）に移動する。したがっ
て、このアクチュエータ８では、ピン14の移動により全
体がトラック配列方向に移動するとともに、対物レンズ
７のみもATコイル６によりトラック配列方向に移動する
ことになる。

フォトトランジスタ12bに入射した光は、電気信号に変
換されてセンサ増幅器17により増幅され、記憶回路18お
よび比較器19に入力される。比較器19は、センサ増幅器
17の出力と記憶回路18の出力との差を取り、その差が所
定値以上になるとヘッド送りモータドライバ20にヘッド
送り指令信号とヘッド送り方向信号とを送出する。これ
により、前述したように駆動用モータ15が回動し、ネジ
軸16とピン14によってATアクチュエータ８がトラック配
列方向に移動する。なお、コントロール回路21は、切換
スイッチ３および記憶回路18を制御するようになされて
いる。

次に、動作を説明する。

まず、コントロール回路21から切換スイッチ３に切換信
号を送りスイッチ３をOFF状態としておく。この状態で
は、ATサーボ回路は開いているのでATコイル６に電流が
流れず、対物レンズ７は中心位置に位置している。これ
は対物レンズ７を支点９を中心としてトラック配列方向
に揺動する支持体10が、バネ11aおよび11bによってATア
クチュエータ８に対してつり合った位置（中心位置）で
静止することによる。

次に、この状態でATアクチュエータ８に取付けられた発
光ダイオード12aから発光した光が対物レンズ７の側面
の反射面13で反射し、フォトトランジスタ12bに入射す
る。この光の強さをセンサ増幅器17によって検出する。
この信号は対物レンズ７とATアクチュエータ８との距離
に対応した電圧となっている。この電圧信号を対物レン
ズ７の中心位置で測定しコントロール回路21の指令によ
り記憶回路18に記憶しておく。

次に、コントロール回路21から切換信号を送り切換スイ
ッチ３をON状態とする。これでATサーボ回路が閉じられ
ることになる。そこで、AT光検出器1aおよび1bから入力
されたATエラー信号が差信号増幅器２でAT差信号とな
り、切換スイッチ３を通過して位相補償回路４で適切に
補償され、ATコイルドライバー５で増幅されてATコイル
６を駆動する。これでオートトラッキング状態が保持さ
れる。

このようなオートトラッキング動作中もフォトトランジ
スタ12bの入射光がセンサ増幅器17に入力されその出力
が比較器19に入力し、先に記憶回路18に記憶されている
対物レンズ７の中心位置の電圧信号と比較される。そこ
で、スキューや外部からの振動などで対物レンズ７が大
きく振られセンサ増幅器17の値が大きく変化して中心位
置との差がある決められた所定値以上になると、ヘッド
送りモータドライバー20にヘッド送りタイミング信号ｅ
と方向信号ｆが送出される。この所定値とは、距離にす
ると約±100μｍ程度の値である。

次に、ヘッド送りモータドライバー20から駆動用モータ
15に駆動信号が送られてネジ軸16が回転し、それによっ
てATアクチュエータ８が移動する。

第２図は、このようなオートトラッキング制御装置を光
カード記録再生装置に使用した例を示すブロック図であ
る。

図において、記録再生装置30は、駆動モータ31の回転に
より不図示の搬送機構を介して光カードＣを記録再生装
置30内に導入し、Ｒ方向に往復移動させ、さらに装置30
外へと排出する。光カードＣ上には情報記録時および情
報再生時に光源を含む光ビーム照射光学系32から光ビー
ムスポットが照射される。本実施例では、記録再生時に
光カードＣ上に３つの光ビームスポットが形成され、光
検出器33a〜33cにより３つの光ビームスポットの反射光
をそれぞれ受光する。オートフォーカシングアクチュエ
ータ34は、光ビーム照射光学系32の一部を駆動して光カ
ード面上の光ビームスポットのピント位置をＺ方向すな
わち光カード面と垂直の方向に移動させてオートフォー
カシング（以下、AFと称す）を行なう。ATアクチュエー
タ35は、光ビーム照射光学系32の一部を駆動して光カー
ド面上の光ビームスポットをＹ方向（すなわち、Ｒ方向
とＺ方向との双方に直交する方向）に移動させてATを行
なう。

光ビーム照射光学系32、光検出器33a〜33c、AFアクチュ
エータ34およびATアクチュエータ35を含んで光ヘッド36
が構成される。駆動モータ37はこの光ヘッド36をＹ方向
に移動させて光ビームスポットを光カード上の所望のト
ラックへとアクセスさせるためのものである。駆動モー
タ31および37は、光ヘッド制御回路38により制御され
る。

光検出器33a〜33cの出力は、AT/AF制御回路39に入力さ
れる。この制御回路39は上記AFアクチュエータ34および
ATアクチュエータ35を制御してオートフォーカシング
（AF）およびオートトラッキング（AT）を行なう。

また、光検出器33a〜33cの出力は、変復調回路40へも入
力され、読取り情報の復調が行なわれる。復調された信
号は光ヘッド制御回路38へ送られる。また、この変復調
回路40は光ヘッド制御回路38から送られてくる情報信号
を変調し、この変調信号に従って光ビーム照射光学系32
を駆動させて情報記録を行なう。

光ヘッド制御回路38はCPU構成の主制御装置41により制
御され、かつこの主制御装置41とデータの授受を行な
う。

第３図は、第２図の光ヘッド部分の詳細を示す斜視図で
ある。

図において、半導体レーザ50から発せられた光ビーム
は、発散光束となってコリメータレンズ51に入射しこの
レンズにより平行光ビームとされる。平行光ビームは光
ビーム整形プリズム52により所定の光強度分布に整形さ
れた上で、回析格子53に入射し、この回析格子により有
効な３つの光ビーム（０次回折光および±１次回折光）
に分割される。これら３つの光ビームはビームスプリッ
タ54に入射して透過直進しさらに反射プリズム55により
反射されて対物レンズ56に入射し、これを通過すること
により集束せしめられて、光カードＣ上に３つの微小光
ビームスポットS1（＋１次回折光に対応する）,S2（０
次回折光に対応する）,S3（−１次回折光に対応する）
を形成する。

光ビームスポットS1,S3は隣接するトラッキングトラッ
ク上に位置し、光ビームスポットS2はこのトラッキング
トラック間の情報トラック上に位置している。かくし
て、光カードＣ上に形成された光ビームスポットからの
反射光は対物レンズ56を通ってほぼ平行とされ、反射プ
リズム55により反射され、さらにビームスプリッタ54に
より反射され集束レンズ系57により集束せしめられて、
光検出器33a,33b,33cに入射する。これらの光検出器33a
〜33cからのトラッキングエラー信号を本発明のオート
トラッキング制御装置は使用している。

なお、上記実施例においては、光カードでのオートトラ
ッキング制御装置として説明を行なったが、トラックを
回転形状とした光ディスクでも同様に可能である。

また、トラッキング方向位置検出手段として発光ダイオ
ードとフォトトランジスタを使用しているが、位置を検
出できる手段であれば他の手段、例えばホール素子を利
用したものや、リニアパルスエンコーダ、超音波の反射
を利用したもの等でもよい。また、ネジ軸とピンを組み
合せてヘッドの移動を行なっているが、もちろんネジ軸
とナット等を使用してもよい。さらに、コントロール回
路、記憶回路、比較器等の回路は、ADコンバータでディ
ジタル化した値をマイクロプロセッサで制御し、記憶、
比較、ヘッド送りモータドライバーへのコントロール信
号の出力等を行なってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、光ヘッド本体と対物レン
ズとの相対位置を検出する検出手段を設け、予め対物レ
ンズが中心位置にある時の検出手段の出力値を記憶し、
トラッキング制御時にはこの出力値と検出手段の出力値
とを比較してその差が所定値を越えた時には光ヘッドを
駆動することにより、ローパスフィルタによって制御に
遅れが生じても、対物レンズが中心位置から所定距離を
移動すると直ちに光ヘッドを駆動できるために、ヘッド
送りが追随せずに対物レンズが中心から大きく外れるよ
うなことがなく、確実にしかも追随性よくヘッド送りが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるオートトラッキング制御装置の
一実施例を示すブロック図、 第２図は、本発明を適用した光カード記録再生装置の構
成を示すブロック図、 第３図は、第２図の記録再生装置の光ヘッド部分の詳細
を示す斜視図、 第４図は、追記型光カードの模式的平面図、 第５図は、第４図の部分拡大図、 第６図は、従来のオートトラッキング制御装置のブロッ
ク図、 第７図は、第６図の動作を説明するための波形図であ
る。 1a,1b・・光検出器 ６・・・ATコイル ７・・・対物レンズ ８・・・ATアクチュエータ 12a・・発光ダイオード 12b・・フォトトランジスタ 18・・・記憶回路 19・・・比較器 36・・・光ヘッド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源から射出された光束を光ヘッド内の対
   物レンズを用いて記録媒体の記録面上に集光させ、光学
   的に情報の記録又は再生を行う際、前記媒体を介した光
   束を検出する光検出器からのトラッキングエラー信号を
   基に、前記媒体に対する前記対物レンズの位置を制御す
   るオートトラッキング制御装置において、 前記光ヘッド本体と前記対物レンズとの相対位置を検出
   する検出手段と、前記対物レンズが前記光ヘッドの中心
   位置にある時の前記検出手段による出力値を記憶し、該
   出力値とトラッキング時の前記検出手段による出力値と
   の差が所定値を越えた時に、前記光ヘッドを駆動する制
   御手段とを有することを特徴とするオートトラッキング
   制御装置。