JPH0757285A - 光ディスクシステムのフォーカシング制御装置 - Google Patents

光ディスクシステムのフォーカシング制御装置

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JPH0757285A
JPH0757285A JP6006882A JP688294A JPH0757285A JP H0757285 A JPH0757285 A JP H0757285A JP 6006882 A JP6006882 A JP 6006882A JP 688294 A JP688294 A JP 688294A JP H0757285 A JPH0757285 A JP H0757285A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ディスクシステムのフォーカシング制御装
置、特にシステムの利得の変化により回路的に利得を変
化させシステムの特性を安定するように調節するフォー
カシング制御装置を提供する。 【構成】 ディスクに照射して反射される光ビームでの
フォーカシング情報からフォーカシングエラー信号を検
出するフォーカシングエラー検出部（４０）、フォーカ
シングエラー検出部から検出されたエラー信号からシス
テムの状態を検出（９０）し、システムの利得変化によ
りシステムの利得を自動的に制御する（１００）ための
システム状態利得制御部（１１０）、システム状態利得
制御部により利得が調節されたエラー信号によってエラ
ー信号の位相を補償するための位相補償回路（５０）
と、補償された信号によりアクチュエータを駆動するた
めのアクチュエータ駆動回路（６０）とを含む。

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システムでの
フォーカシング制御装置に係り、特にシステムの利得の
変化により回路的に利得を変化させてシステムが安定す
るように調節するフォーカシング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ディスクシステムで記録／再生のため
に使用されるコンパクトディスク又はレーザディスク等
から情報を読み取るためには、ディスク表面上の広い幅
を有するトラックを追従するように制御するトラッキン
グサ−ボの外に、追従されるトラック上に光の焦点を正
確に合わせるようにも制御すべきであり、そうでない場
合には記録された情報を正しく読み取ることができな
い。
【０００３】このような情報を読み取るために、光ピッ
クアップを上下に動かすことで、ディスクの回転と共に
発生するディスクの垂直の動きにより追従して、正確な
データが再生できるようにする。このために用いられる
のがフォーカシング制御である。光ディスク装置では、
記録媒体の表面が光方向に直交する。ディスクの回転中
に、光ビームのビームスポットが常に記録媒体の表面上
に合うように焦点を結ぶために、光フォーカシングはデ
ィスクの垂直方向への正確な調節が成されなければなら
ない。
【０００４】しかしながら、光ディスクシステムのドラ
イブにディスクを装着してモータ制御装置によりスピン
ドルモータを回転させれば、ディスクにはスピンドルモ
ータの傾きやディスクの曲がり等により常に垂直方向
（軸方向）への面振動が発生する。この際、フォーカシ
ング制御装置は移動可能な対物レンズを軸方向へ駆動し
て、対物レンズを通過したレーザビームがディスクの面
振動に追従するようにし、常時ディスクの表面に焦点を
合わせる。
【０００５】このような形の制御を遂行する光ディスク
システムの一般的なフォーカシング制御装置の概略ブロ
ック図を、図１と図２とに示した。図１と図２で、１０
は再生されるデータが記録される光ディスク、２０は図
示されていないサーボ部等の制御によりディスクを回転
させるために使用されるスピンドルモータ、３０はディ
スク表面上に光を照射して記録されたデータを検出する
光ピックアップ、４０はフォーカシングエラー検出回
路、５０は位相補償回路、６０はアクチュエータ駆動回
路、８０はアクチュエータであり、６５はディスク面振
動信号から前記アクチュエータ８０の出力を減算する減
算器である。
【０００６】このような構成を有する光ディスクシステ
ムのフォーカシング制御装置は、スピンドルモータ２０
により一定の速度で記録媒体であるディスク１０を回転
させ、光ピックアップ３０はディスク１０に光ビームを
照射して、反射される光ビームからのフォーカシング情
報をフォーカシングエラー検出（ＰＤ）回路４０に入力
してエラー情報を検出する。
【０００７】このように検出されたエラー情報により、
位相補償（Ｇｃ）回路５０では入力信号の位相を補償
し、補償された値によりアクチュエータ駆動（Ｇｄ）回
路６０で光ピックアップ３０に装着されたアクチュエー
タを駆動し、対物レンズの上下移動を制御するフォーカ
シング制御を遂行する。このようなフォーカシング制御
装置で成されるフォーカシング制御を、図２に示した補
償回路の構成を参照し、より詳細に説明すれば次の通り
である。
【０００８】図２において、光ピックアップの対物レン
ズが走査しているディスク表面で面振動が発生して焦点
が外れると、エラー量はフォーカシングエラー検出回路
４０に含まれた光検出器を通じて検出され、電気的な量
に変換される。この際、用いられるフォーカシングエラ
ー検出回路４０の構成は一般的に公知のものであり、通
常４分割又は２分割フォトダイオードより構成される光
検出器を利用して、ディスクから反射されたそれぞれの
光の強度に対応する電流を発生させ、各検出器から発生
する電流を電流電圧変換回路で電圧に変換して減算回路
に入力し、減算回路の出力をエラー信号して発生する。
エラー信号は、ナイフエッジ法，非点収差を利用する方
法，プコ（Puco）法又は臨界角法等の様々な方法を使用
して検出できる。
【０００９】エラー信号が位相補償回路５０に入力され
れば、位相補償回路５０は入力エラー量を最小とする補
正信号を発生し、補正信号はアクチュエータ駆動回路６
０に入力される。アクチュエータ駆動回路６０は、入力
された駆動信号によりアクチュエータを駆動してビーム
スポットの焦点を常に面振動に追従させる。この際、位
相補償回路５０は、ループ全体の伝達特性でシステムの
利得を十分に大きくしてエラー量を焦点深度内に入らし
め、又利得交叉周波数での位相が十分に確保されるよう
に設計される。
【００１０】このような従来の位相補償回路５０の利得
及び位相特性を図３に示した。図３に示した通り、シス
テムの動作中にレーザビームの光量が変化したり、光学
系の効率変化等によりフォトダイオードに入力される光
量が時間により変化したり、記録／再生中であるディス
クの反射率又は形状等が異なるようになれば、図３に示
したようにループ全体での伝達特性の利得値も異なって
くる。図３中、２で示す曲線は利得が始めて調整された
場合であり、１で示す曲線は利得が増加した場合であ
り、３で示す曲線は利得が減少した場合の利得及び位相
特性を示した。
【００１１】又、焦点が結ばれる面とディスク表面との
エラーεは、次のような関係を有する。 ε＝１／Ｇｔ・Ｒ（ｔ） 従って、全体の利得Ｇｔが３で示す曲線でのように減少
した場合又は面振動Ｒ（ｔ）が所定規制値以上に大きく
なれば、エラーも共に大きくなって焦点深度より大きく
なる可能性がある。反対に、全体の利得が１で示す曲線
のように増加すれば、位相が減ってシステムが不安定状
態になって、結果的に発振状態を起こす。
【００１２】このような例として、システム利得減少の
際と利得増加の際とのフォーカシングエラー信号の例
を、図４と図５とに示した。システムの利得が減少する
場合には、図４に示したように低周波のエラー信号振幅
が大きくなり、これと反対にシステムの利得増加の際に
は、図５に示したように高周波の発振周波数でエラー信
号が振動する。
【００１３】このように、従来の位相補償回路は電圧利
得が設計された値で固定されており、システムの動作中
にレーザ光量の変化が生じたり反射率の異なるディスク
でシステムが動作される際には、システム全体の利得特
性も変化し、利得の減少の時には正常状態エラーが焦点
深度変位より大きくなって非焦点状態が発生し、利得増
加の時は位相が減少してシステムが不安定になる問題点
がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、別の
回路を付加してフォトダイオードから発生するフォーカ
シングエラー信号を観察し、システムの利得が減少する
際には付加された回路で利得を増加させ、反対にシステ
ムの利得が増加する際には回路の利得を減少させて、シ
ステムの特性を安定させる機能を有するフォーカシング
制御回路を提供することである。
【００１５】
【課題を達成するための手段】前記のような目的を達成
するために、本発明の光ディスクシステムのフォーカシ
ング制御装置は、ディスクに照射して反射される光ビー
ムのフォーカシング情報からフォーカシングエラー信号
を検出するフォーカシングエラー検出手段と、前記フォ
ーカシングエラー検出手段から出力されるエラー信号か
らシステムの状態を検出し、システムの利得変化に基づ
いてシステムの利得を制御する利得制御手段と、前記利
得制御手段により利得が調節されたエラー信号によっ
て、エラー信号の位相を補償する位相補償手段と、前記
位相補償されたエラー信号に基づいてアクチュエータを
駆動するアクチュエータ駆動手段とを備えることを特徴
とする。
【００１６】
【作用】かかる構成により、システムの利得変化により
回路的に利得を調整することによってフォーカシング動
作が安定するようにできる。
【００１７】
【実施例】以下、添付した図面に基づき本発明の一実施
例を詳細に説明する。図６は本実施例のフォーカシング
制御装置のブロック図である。図６に示した制御装置で
は、図２に示した従来のフォーカシング制御装置と同一
の機能を遂行する部分に対しては同一符号を使用した。
図２と比べると、他の機能としてシステム状態を検出し
て検出された状態によりシステムの利得を自動的に制御
させるシステム状態利得制御部１１０が追加される。こ
のような本実施例によるシステム状態利得制御部１１０
は、システムの現在の状態を検出するシステム状態検出
部９０と検出された結果によりシステムの利得を自動的
に増減する自動利得制御(Automatic Gain Control;以下
ＡＧＣという）部１００とを含む。
【００１８】このようなフォーカシング制御装置のシス
テム状態利得制御部１１０を成すシステム状態検出部９
０とＡＧＣ部１００の細部ブロック図とを、図７を参照
して更に詳細に説明する。図７で、１２０はフォトダイ
オードＰＤ４０から出るエラー信号より直流成分を取り
除いた信号をゼロレベルと比べるゼロクロシング比較
器、１２５はエラー信号を所定の振幅と比べるウインド
ウ比較器、１３０は一定周期のクロックを発生するクロ
ック発生器、１３５はゼロクロシング出力信号の１周期
の間のクロックパルスをカウントするクロックカウン
タ、１４０は周期時間に当たるカウンタ出力信号を所定
のデジタル信号と比べ現在エラー信号の周期が所定周期
より小さいか否かを判断するデジタル比較部、１４５は
ゼロクロシング比較器からの出力信号の上昇及び下降エ
ッジを検出するエッジ検出部、１５０と１５５とはエッ
ジ検出器の出力をクロックとして使用してウインドウ比
較器の出力を遅延させる第１及び第２シフトレジスタ、
１６０は排他的論理和（ＸＯＲ）ゲート、１６５は入力
信号のレベルを変化させるレベル変化器、１７０はエラ
ー信号とレベル変化器の出力信号を乗算して位相信号を
位相補償回路５０に出力する乗算器である。
【００１９】先に述べた図４と図５とに示した通り、シ
ステムの利得が変化すればエラー信号にその影響が現れ
る。即ち、システムの利得が低ければ低周波領域でエラ
ー信号の振幅が大きくなり、反対に利得が高ければ発振
現象が発生してエラー信号が比較的に高い周波数で発振
しながら振幅が大きくなる。本実施例でのシステム状態
検出部９０は、エラー信号の振幅の大きさと周期とを検
出し、システムの利得が低くなったと判断されればＡＧ
Ｃ部１００の利得を高め、システムの利得が高くなった
と判断されればＡＧＣ部１００の利得を低め、システム
が常に安定した利得特性を有するようにする。
【００２０】前記のような構成を有する本実施例のフォ
ーカシング制御装置の動作を、非発振の際のタイミング
図である図８と発振の際のタイミング図である図９とを
参照して、図１０のエラー振幅検出のタイミング図と図
１１のレベル変化器の論理図に従って説明する。フォー
カシングエラー検出回路４０のフォトダイオードで検出
された図８及び図９の（ａ）に示すような形の波形を有
するエラー信号が、ゼロクロシング比較器１２０に入力
されると、ゼロクロシング比較器１２０では直流成分を
取り除いた信号をゼロレベルと比較し、図８及び図９の
（ｂ）に示すような形の矩形波信号を出力する。
【００２１】出力された矩形波信号はクロックカウンタ
１３５のラッチとリセット端子に入力され、クロックカ
ウンタ１３４のデータ端子にはクロック発生器１３０か
ら供給される図８及び図９の（ｃ）に示すような形のク
ロックパルスを入力されて、１周期の間入力されるパル
スの数がカウントされカウントされた量が出力される。
【００２２】デジタル比較器１４０では、ゼロクロシン
グ比較器１２０から出力された図８及び図９の（ｂ）に
示すような形の矩形波をクロック入力とし、クロックカ
ウンタ１３５から出力されるデジタル信号をデータ入力
として、予めデジタル比較器１４０内に設定されたデジ
タル信号と比べ、クロックカウンタ１３５からの出力信
号が予め設定されたデジタル信号より小さい場合には、
現在の状態が発振状態と判断してハイ（“Ｈ”）信号を
出力し反対の場合には発振状態でないと判断してロー
（“Ｌ”）信号を出力する。
【００２３】又、ウインドウ比較器１２５では、図１０
の（ａ）のような形のエラー信号が入力されると、エラ
ー信号が予め設定されたスレショルド値より大きい振幅
を有するか否かを判断し、大きい場合には図１０の
（ｆ）の前半部の形を有する矩形波を出力し、小さい場
合には図１０の（ｆ）の波形の後半部の形のように一定
の大きさを有する信号をハイ又はロー信号に固定して出
力する。
【００２４】そして、先に述べられたゼロクロシング比
較器１２０から出力された信号は、エッジ検出器１４５
に入力され、入力信号の上昇エッジ又は下降エッジ毎に
パルス信号を発生する（図１０の（ｇ））。この信号は
第１及び第２シフトレジスタ１５０，１５５のラッチン
グクロックとして入力され、同時にウインドウ比較器１
２５から出力される信号（図１０の（ｆ））が第１シフ
トレジスタ１５０のデータ端子に入力される。
【００２５】第１及び第２シフトレジスタ１５０，１５
５はそれぞれ１つのＤフリップフロップで形成されるた
め２ビットで構成され、任意の時間にＤフリップフロッ
プのクロック端子にクロックが入力されればその瞬間の
データ端子の入力が出力となる。第１及び第２シフトレ
ジスタ１５０，１５５は、エラー信号がスレショルド値
より大きければ、ウインドウ比較器の出力である図１０
の（ｆ）信号は図１０の（ｇ）のクロックより時間遅延
を有しながらハイとローを繰り返すので、第１シフトレ
ジスタ１５０の出力には図１０の（ｆ）の信号が１周期
遅延されて現れる。即ち、ウインドウ比較器１２５から
の信号が変わる直前にエッジ検出器１４５からのパルス
信号によりクロックが発生するので、第１シフトレジス
タ１５０の出力には図１０の（ｆ）の信号が変わる前の
データが現れる。従って、第１シフトレジスタ１５０に
は図１０の（ｆ）の信号に比べ１周期（図１０の（ｇ）
信号の１周期）遅延される効果が現れる。
【００２６】第２シフトレジスタ１５５は、エッジ検出
器１４５からの出力をラッチングクロックとして受入
れ、第１シフトレジスタ１５０の１周期遅延された信号
をデータ信号として受け、更に遅延された信号を出力す
る。この場合にも、第２シフトレジスタ１５５の入力は
第１シフトレジスタ１５０の出力なので、第２シフトレ
ジスタ１５５の出力も同様に第１シフトレジスタ１５０
の信号から１周期遅延された信号となる。
【００２７】結局、第２シフトレジスタ１５５の出力
は、第１シフトレジスタ１５０の出力から１周期遅延さ
れて出るので、第１シフトレジスタ１５０と第２シフト
レジスタ１５５の出力とは常に異なる符号を有する。前
記とは異なりエラー信号の出力がスレショルド値より小
さければ、ゼロクロシング比較器１２０の出力に変化が
なく一定の状態を保つので、第１及び第２シフトレジス
タ１５０，１５５の出力状態は常にハイ又はローに等し
くなる。
【００２８】このように第１及び第２シフトレジスタ１
５０，１５５からの出力は、それぞれ排他的論理和ゲー
ト１６０に入力されて排他的論理和演算され、第１及び
第２シフトレジスタ１５０，１５５間の論理レベルが相
異なる時はハイ状態の信号が出力され、互いに等しい場
合にはロー状態の信号が出力される（図１０の
（ｈ））。排他的論理和ゲ−ト１６０の出力信号とデジ
タル比較器１４０からの出力信号とは、レベル変化器１
６５に入力されて、これらの信号により出力される信号
のレベルを変化させる。
【００２９】これをより詳細に見れば、排他的論理和ゲ
−ト１６０からの出力が“ロー”なら、現在のエラー信
号の振幅が焦点深度以内に入っているので、レベル変換
器１６５の出力信号のレベルは続けて同一に維持され、
反対に排他的論理和ゲ−ト１６０からの出力が“ハイ”
の場合には、現在の状態がシステム利得を調整しなけれ
ばならない状態なので、デジタル比較器１４０からの出
力信号に応じてレベル変化器１６５で出力信号のレベル
を変化させる。即ち、デジタル比較器１４０の信号が
“ロー”ならシステム利得が小さくなってエラーが大き
くなったことが分かるので、レベル変化器１６５の出力
信号のレベルを増加させ、デジタル比較器１４０の出力
信号が“ハイ”の場合はシステムの利得が大きくなって
発振状態に達したことが分かるので、レベル変化器１６
５の出力信号のレベルを減少させる。
【００３０】レベルの調整されたレベル変化器１６５の
出力信号は、エラー信号と共にＡＧＣ部１００の役割を
するアナログ乗算器１７０に入力される。即ち、アナロ
グ乗算器１７０では、入力信号であるエラー信号とレベ
ル変化器１６５の出力信号とを互いに乗じ、位相補償回
路５０に出力される信号の利得を自動的に制御する。こ
のように、アナログ乗算器１７０から出力された出力信
号の大きさの変化により、システムの利得が変更され
る。即ち、出力信号が増加すればループ全体の特性でシ
ステム利得が上昇し、出力信号が減少すればシステム利
得が減少する。
【００３１】
【発明の効果】このようにシステムの利得変化により回
路的に利得を調整することによって、光ディスクシステ
ムの動作中にレーザ光量が変わっても、フォーカシング
動作が安定するようにできる。又、反射率やピット形の
異なるディスクを再生／記録する場合にも、別の利得の
調整なくフォーカシング動作が遂行できる効果がある。
そして、ディスクの曲がりの程度の大きいディスクを再
生記録したり、スピンドルの傾き等が大きくてディスク
の面振動が大きくなっても、安定したフォーカシング動
作が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ディスクシステムでの一般的なフォーカシン
グ制御装置の概略的なブロック図である。
【図２】従来の光ディスクシステムでのフォーカシング
制御のブロック図である。
【図３】従来の補償回路の利得及び位相特性を示す図で
ある。
【図４】従来の補償回路においてシステム利得減少の際
のフォーカシングエラー信号を示した図である。
【図５】従来の補償回路においてシステム利得増加の際
のフォーカシングエラー信号を示した図である。
【図６】本実施例によるフォーカシング制御のブロック
図である。
【図７】図６のシステム状態検出部の詳細なブロック図
である。
【図８】非発振の際の入力データのタイミング図であ
る。
【図９】発振の際の入力データのタイミング図である。
【図１０】エラー振幅検出の際のタイミング図である。
【図１１】レベル変化器の論理図である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ディスクに照射して反射される光ビーム
    のフォーカシング情報からフォーカシングエラー信号を
    検出するフォーカシングエラー検出手段と、 前記フォーカシングエラー検出手段から出力されるエラ
    ー信号からシステムの状態を検出し、システムの利得変
    化に基づいてシステムの利得を制御する利得制御手段
    と、 前記利得制御手段により利得が調節されたエラー信号に
    よって、エラー信号の位相を補償する位相補償手段と、 前記位相補償されたエラー信号に基づいてアクチュエー
    タを駆動するアクチュエータ駆動手段とを備えることを
    特徴とする光ディスクシステムのフォーカシング制御装
    置。
  2. 【請求項２】 前記利得制御手段は、 発振／非発振の状態とエラー信号の振幅が焦点深度以内
    であるか否かに対するシステムの現在の状態とを検出す
    るシステム状態検出手段と、 検出結果に対応して入力されるシステムの利得を増減す
    る自動利得制御手段とを含むことを特徴とする請求項１
    記載の光ディスクシステムのフォーカシング制御装置。
  3. 【請求項３】 前記システム状態検出手段は、 前記エラー信号を矩形波形の信号に変換し、該矩形波信
    号の周期の間に所定周期を有するクロックパルスをカウ
    ントして、カウント量と所定の基準値とを比較してシス
    テムの現在の状態を決定する状態決定手段と、 エラー信号の振幅を所定のスレショルド値と比較して、
    現在の状態がシステム利得を調節すべきである状態か否
    かを決定する利得調節決定手段と、 前記状態決定手段からの信号と前記利得調節決定手段か
    らの信号との論理組み合わせに対応して、出力信号のレ
    ベルを増減するレベル変化手段とを含むことを特徴とす
    る請求項２記載の光ディスクシステムのフォーカシング
    制御装置。
  4. 【請求項４】 前記自動利得制御手段はアナログ乗算器
    を含むことを特徴とする請求項２記載の光ディスクシス
    テムのフォーカシング制御装置。
  5. 【請求項５】 前記状態決定手段は、 前記エラー信号から直流成分を取り除いた信号をゼロレ
    ベルと比べ、矩形波を出力するゼロクロシング比較器
    と、 所定周期のクロックパルスを発生するクロック発生器
    と、 前記クロック発生器からのクロックパルスをデータ信号
    とし、前記矩形波をラッチ端子とリセット端子とに入力
    し、前記矩形波信号の一周期の間に入力されるクロック
    パルスの数をカウントするクロックカウンタと、 前記カウントされた量と所定の基準値とを比較し、シス
    テムの発振をチェックする論理信号を出力するデジタル
    比較器とを含むことを特徴とする請求項３記載の光ディ
    スクシステムのフォーカシング制御装置。
  6. 【請求項６】 前記利得調節決定手段は、 入力エラー信号の振幅を所定のスレショルド値と比べ、
    大きい振幅を有する場合には矩形波を発生し、小さい場
    合には一定の大きさを有する信号を出力するウインドウ
    比較器と、 前記ゼロクロシング比較器からの矩形のエッジを検出し
    て、パルス信号を出力するエッジ検出器と、 前記エッジ検出器からのパルス信号をラッチングクロッ
    クとして入力し、前記ウインドウ比較器からの出力信号
    をデータ信号として入力し、該データ信号を所定時間遅
    延させる第１シフトレジスタと、 前記エッジ検出器からのパルス信号をラッチングクロッ
    クとして入力し、前記第１シフトレジスタからの出力信
    号をデータ信号として入力し、該データ信号を所定時間
    遅延させる第２シフトレジスタと、 前記第１シフトレジスタと前記第２シフトレジスタとで
    遅延された出力をそれぞれ排他的論理和演算し、利得調
    節されるか否かを決定するための論理信号を出力する排
    他的論理和手段とを含むことを特徴とする請求項５記載
    の光ディスクシステムのフォーカシング制御装置。
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