JPH0772943B2 - 光学式情報記録再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光学的情報記録再生装置の光ビームのアクセ
スに関する。

［従来の技術］ 従来の光ディスクにおいて、ランダムアクセスするに
は、まず、光ヘッド全体を大まかに位置決めした後に、
トラッキングアクチュエータを駆動することによって細
かい位置決めを行ない、目的のトラックに光ビームを到
達させるようにしている。

上記従来装置において、トラック番号が記録されたトラ
ックを有する光ディスクを使用する場合に、目的のトラ
ックにアクセスさせるには、まず現在トレースしている
トラック番号を認識し、目的のトラックとの距離を割り
出し、この距離に基づいて、リニアモータ等を用いて光
ヘッドを大まかに移動する。そして、高速移動を行なう
ので、上記距離に応じた速度曲線を作り出し、この速度
曲線に沿うように光ヘッドを移動させ、目的のトラック
付近にアクセスする。

このようにしてリニアモータによって大まかに位置決め
を行なった後に、トラック番号を再び認識し、光ヘッド
のトラッキングアクチュエータを駆動することによっ
て、目的トラックまでの短い距離の間で光ビームを移動
させ、そのアクセスを完了する。

上記従来装置においては、大まかにリニアモータを位置
決めした後に、更にトラッキングアクチュエータによっ
てアクセスする必要があるので、全体のアクセス時間が
長くなるという問題がある。

一方、アクセス中に、トラッキングエラー信号を用い
て、横断したトラック本数をカウントすることによっ
て、目的トラックへ精密にアクセスさせる装置が考えら
れている。しかし、この装置は、偏心によるトラックぶ
れによって生じるカウントの誤りを除去するために、ト
ラックを横断する方向をその都度判別しなくてはならな
いので、その操作が煩雑であるという問題がある。

更に、光ヘッドを加速しているときに、トラッキングア
クチュエータの振動を防止するために、トラッキングア
クチュエータを光ヘッドに対して固定するように動作さ
せる制御が必要であるという問題がある。

［発明の目的］ 本発明は、上記従来技術の問題点に着目してなされたも
ので、トラックに光ビームを照射することによって所定
情報を記録再生する光学式情報記録再生装置において、
トラッキングアクセスの時間を短くすることができると
ともに、その操作が容易である光学式情報記録再生装置
を提供することを目的とするものである。

［発明の実施例］ 第１図は、本発明の一実施例を示す模式図である。

モータ２は、光学的情報担体であるディスク１に結合し
回転させるものであり、ハーフミラー４は、光源３から
発生する光束をディスク１の面に投射するものである。
アクチュエータ５は、ディスク１の面上に微小スポット
を結ばせる対物レンズを有し、光ビームをトラックに対
してほぼ直角方向に移動させる光ビーム偏位手段として
のアクチュエータである。

また、光検出器６は、ディスク１によって反射され、ア
クチュエータ５とハーフミラー４とを透過した光束を電
気信号に変換するものであり、光ビームとトラックとの
相対位置信号（トラッキングエラー信号）を出力するも
のである。また、光検出器６からは、ディスク１に記録
した情報信号を、再生信号として出力する。光ビーム偏
位量検出器７は、アクチュエータ５による光ビームの偏
位量を検出するものである。上記実施例は、この他、光
ヘッド８と、光ヘッド移動手段としてのキャリッジ９と
を有している。

上記実施例において、モータ２のシャフトにディスク１
を結合し、このディスク１を所定速度（たとえば、1800
r.p.m.）で回転し、光源３から光束を、ハーフミラー4,
アクチュエータ５を介して微小スポットとしてディスク
１に照射する。これによって、ディスク１上に情報を書
込む。また、ディスク１による反射回折光を光検出器６
で受けることによって、情報を読取ることができる。ま
た、ディスク１の所定位置に、情報を書込む場合または
読取る場合、キャリッジ９とアクチュエータ５とを駆動
して、光ビームを移動する。

レーザ光源とコリメータレンズとを有する光源３からの
平行光束の１部は、ハーフミラー４によって、ディスク
１に対して垂直に向かう。この平行光束は、アクチュエ
ータ５内の対物レンズによって１μｍ程度の微小スポッ
トに絞られてから、ディスク１上に照射される。実際に
は、対物レンズによる集束光の焦点深度内に、ディスク
の情報面を位置させる制御機構が必要であるが、ここで
は図示しない。

アクチュエータ５は、たとえば、磁石とコイルとによる
電磁作用によって対物レンズを駆動し、これによって光
ビームを偏位させるものである。この対物レンズは、ト
ラックに対してほぼ直角方向に駆動される。つまり、デ
ィスク１を照射する光ビームを、トラックに対して直角
方向に偏位させることができる。したがって、アクチュ
エータ５を駆動すれば、ディスク１の偏心等によるトラ
ックの横ずれに対して、光ビームを確実に追従させるこ
とが可能である。

光ビーム偏位量検出器７は、たとえば反射型のフォトリ
フレクタを用いてあり、光ヘッド８とアクチュエータ５
の対物レンズとの相対距離を検出することによって、光
ビーム偏位量を検出している。

ディスク１に照射された光ビームは、情報面において反
射回折され、アクチュエータ５内の対物レンズによって
再び平行光束となり、この一部は、ハーフミラー４を透
過して光検出器６に入射する。光検出器６は、入射光量
に応じた電気信号を出力する素子を使用し、その電気信
号に基づいて、情報信号を検出するとともに、ディスク
１上のトラックと照射された光ビームとの相対位置の検
出を行なう。つまり、その相対位置の信号がトラッキン
グエラー信号である。

キャリッジ９は、上記トラックと直角方向に光ヘッド８
を移動させるものであり、たとえばリニアモータを用い
て光ヘッド８を移動する。

第２図は、上記実施例の回路を示すブロック図である。

反転器10は、光検出器６で発生するトラッキングエラー
信号の極性を反転してトラッキングエラー逆極性信号を
発生するものであり、スイッチ11は、トラッキングエラ
ー信号とトラッキングエラー逆極性信号とを切換えるも
のである。切換信号発生器12は、トラッキングエラー信
号を監視し、スイッチ11を切換える切換信号を発生する
ものであり、速度検出器13は、トラッキングエラー信号
を用いて光ビームがトラックを横断する速度を検出する
ものである。

計数器14は、極性切換信号を計数し、その計数値を出力
するものである。速度指令発生器15は、任意の速度指令
を出力するものであって、計数器14の出力計数値また
は、光ビームを外部からアクセスするために目的トラッ
クまでの移動方向および移動距離を入力するものであ
る。

また、速度比較器16は、速度検出器13と速度指令発生器
15との出力を比較し、速度の差の信号を出力するもので
ある。加算器17は、上記速度差信号と、スイッチ11を通
過したトラッキングエラー信号とを加えるものである。
第１補償制御器18は、加算器17からの信号に基づいてア
クチュエータを制御するものであり、第２補償制御器19
は、アクチュエータ５による光ビーム偏位量が入力さ
れ、これに応じてキャリッジ９を制御するものである。

第３図（ａ）は、ディスク１を径方向に切断した状態を
示す斜視図である。

この図において、ハッチング部はトラックであり、ディ
スク１上には、そのトラックが、たとえば、1.6μｍま
たは２μｍという間隔で並んでいる。第３図（ｂ）は、
光ビームｄが同図（ａ）でトラックの上方から照射さ
れ、その光ビームｄをトラックに対してほぼ直角方向に
移動したときにおけるトラッキングエラー信号を示す図
である。この信号は、トラックと光ビームとの相対位置
を表わし、トラックが複数並んでいるために、周期的な
信号となって表われている。

さて、第２図において、トラッキングエラー信号は、ス
イッチ11,加算器17を通過し、第１補償制御器18へ送ら
れる。第１補償制御器18は、アクチュエータ５を制御す
るための位相補償回路と、アクチュエータ駆動回路とに
よって、構成されている。

通常の情報信号を記録再生するときには、スイッチ11
は、第２図に示す方向に接続され、トラッキングエラー
信号と速度差信号とを加算器17で加算し、この結果に応
じて、制御ループ（第１補償制御器18がアクチュエータ
を駆動する制御ループ）によって、トラック上を常に追
従するように、光ビームが位置制御される。

つまり、第３図（ｂ）に示すトラッキングエラー信号に
おいて、トラック上のある点たとえばｅ点を目標にし
て、アクチュエータ５を駆動することになる。

なお、トラッキングエラー信号は、反転器10によって逆
極性となり、スイッチ11に送られている。このスイッチ
11を切換えることによって、そのままのトラッキングエ
ラー信号またはその逆極性の信号が、加算器17に送られ
る。

次に、ランダムアクセスを行なう場合において、光ビー
ムをトラック移動させる方法について説明する。

光ビーム位置制御ループ内の極性切換スイッチ11を切換
えて逆極性信号（第３図（Ｃ）に示す）を発生させ、こ
の逆極性信号によって、光ビーム位置制御を行ないなが
ら、ｅ点に引き込まれた光ビームをｆ点に引き込むよう
にする。そして、切換スイッチ11を切換えことによっ
て、正の制御極性に戻し、第２図（ｂ）に示すｇ点へ光
ビームを引き込むことによって、光ビームを移動する。
以上の操作によって、光ビームは、トラック１本分移動
したことになり、上記操作を繰り返すことによって、光
ビームが複数本のトラックを移動することになる。

すなわち、まず、光ビームが横断すべきトラック本数お
よび横断方向を、速度指令発生器15に入力し、制御目標
となる速度曲線を作り出す。たとえば、第４図（ｉ）に
示すような台形の特性を上記速度曲線として作り出す。
この速度曲線について、横軸に移動距離を取った特性に
変換すると、第４図（ｊ）に示す速度パターンが得られ
る。この速度パターンに基づいて、計数器14の出力（光
ビームの移動距離に対応する出力）に応じて、速度指令
発生器15が目標速度を出力する。

そして、アクセス開始時点では、光ビームとトラックと
の相対速度は０であるので、上記速度パターンの速度と
の差に応じて、速度比較器16が所定電圧を発生し、この
発生電圧が加算点17に加わり、第１補償制御器18を介し
てアクチュエータ５が移動を開始する。そして、上記発
生電圧によって、トラック中央部から光ビームが僅かに
移動する。つまり、第３図（ｂ）に示すｅ点からｈ点に
向って、光ビームが移動する。

第５図は、キャリッジ９を停止させたときであって、光
ビームを移動させたときにおける各信号の波形を示す図
である。

第５図（ｋ）は、光ビームがトラックを横切る様子を模
式的に示しており、ｔは光ビームの軌跡、ｑはトラッ
ク、ｒはトラック間を示すものである。また、同図
（ｌ）は、トラッキングエラー信号を示し、図中、Ｓと
S1は、切換信号発生器12内に設けられた比較器のスレシ
ョルドレベルを示すものである。

また、同図（ｍ）は、速度指令発生器15が出力する目標
速度信号を示し、この信号は、速度検出器13および速度
比較器16によるループで速度制御が行なわれているの
で、光ビームとトラックとの相対速度にほぼ等しいもの
である。同図（ｎ）は、極性切換信号を示し、同図
（ｏ）は、第１補償制御器18の入力信号を示すものであ
り、同図（ｐ）は、光ビーム偏位量を示す信号である。

次に、第５図に従って、動作を説明する。

まず、速度比較器16の出力信号によって、光ビームは所
定の方向に動き始める。その移動に伴なって、第５図
（ｌ）に示すトラッキングエラー信号が表われ、この信
号がスレショルドレベルＳに達するｕ点にさしかかる
と、切換信号発生器12は極性切換信号を発生し、この極
性切換信号によってスイッチ11が切換わる。

そして、上記位置制御ループにおけるトラッキングエラ
ー信号が逆極性になり、光ビームはトラック間に引き込
まれるように駆動力を受けて、第５図（ｋ）に示すｖ点
に到達する。アクチュエータ５の慣性力によって、また
は目標速度との差による駆動力によって、光ビームはｖ
点を通過し、トラッキングエラー信号は、スレショルド
レベルS1上にあるｗ点にさしかかる。このときに、スイ
ッチ11を切換えるような切換信号を、切換信号発生器12
が発生し、光ビームの位置制御極性が正極性になり、ト
ラック上へ向うように光ビームが制御される。

そして、これらの上記動作を繰り返すことによって、光
ビームに連続的に移動することができる。この場合、速
度指令発生器15によって、目標速度へ速度制御する作用
も働いている。また上記説明においては、キャリッジ９
を停止させており、第５図（ｐ）に示す光ビーム偏位量
は、アクチュエータ５のみによるものである。すなわ
ち、上記光ビーム偏位量は、アクチュエータ５内の対物
レンズと光ヘッドとの相対位置を示すものである。上記
のようにして、トラック上を光ビームが移動する。

次に、キャリッジ９の駆動について説明する。

まず、アクチュエータ５による光ビーム偏位量が零にな
るように、キャリッジ９を駆動する。これは、アクチュ
エータ５によって移動する光ビームをキャリッジ９が追
従することになり、つまり、キャリッジ９がアクチュエ
ータ５に追従することになる。

第４図（ｉ）に示す速度曲線に応じて光ビームが移動
し、その後に、光ビームの速度が零（または低い速度）
になったときに、光ビームが目的トラック上に到達す
る。しかし、この場合、光ビームが目的トラックに到達
したにもかかわらず、切換信号発生器12が誤動作するこ
とによる制御誤差によって、極性切換信号がスイッチ11
を切換えてしまうことがある。これを防ぐには、第２図
に破線で示すように、目的トラックに到達したことを、
切換信号発生器12に知らせ、スイッチ11を切換えさせな
いようにすればよい。

上記実施例において、光学系は通常の光ディスク再生光
学系であればよく、アクチュエータ５としては、ガルバ
ノミラー対物レンズ駆動型等他の形式でもよい。光ビー
ム偏位量検出器７としては、反射型フォトリフレクタ、
レーザ測長器、接触型偏位計、平行光速の光軸ずれを検
出するものまたはガルバノミラーの角度を検出する等他
のものであってもよい。また、トラッキングエラー検出
法としては、三ビーム法、プッシュプル法等他の方法で
あってもよい。

第６図は、本発明の他の実施例を示すブロック図であ
る。

この実施例は、第２図に示す実施例にバイアス発生器20
を付加したものである。

このバイアス発生器20は、アクセス時における光ビーム
の移動方向の信号を受け、その移動方向に応じて、正ま
たは負のバイアス電圧がアクセス開始時に発生するもの
である。そして、任意の時間で、徐々にバイアス電圧を
減少させたり、または、アクセス開始時からアクセス終
了時まで、バイアス電圧を発生させるものである。

さらに、バイアス発生器20は、外部入力に基づいて、光
ビームの移動方向に応じたバイアス電圧を発生させるも
のであり、そのバイアス電圧が第１補償制御器18を経由
して、アクチュエータ５を移動方向に動かすものであ
る。

第６図に示す実施例においては、アクセス開始時に、光
ビームの移動方向が決定されるので、安定な制御が行な
われている限りは、光ビームの移動方向を監視する必要
がない。したがって、光ビームの速度に関与する速度検
出器13と速度指令発生器15とは、速度の絶対値だけを取
り扱えばよいので、速度の方向を無視することができる
という利点がある。

第７図は、本発明の別の実施例を示すブロック図であ
る。

この実施例は、第２図に示す実施例に、第３補償制御器
21を付加したものであり、光ビーム偏位量に応じて、ア
クチュエータ５を位置制御する機能を有するものであ
る。

この実施例においては、キャリッジ９が駆動力不足にな
ったときに、アクチュエータ５による光ビーム偏位量が
増大し過ることを防止できる。

もし、上記第３補償制御器21によって構成される制御ル
ープが存在しないとき、キャリッジ９の駆動能力が低い
場合には、アクチュエータ５の移動に対してキャリッジ
９が追従することができない。したがって、アクチュエ
ータ５は、通常、機械的な限界まで光ヘッドに対して偏
位する。

このときに、光ヘッドに対してアクチュエータ５が過度
に偏位するので（光ビーム偏位量が大きすぎるので）、
たとえば、平行光速の光軸のずれが大きくなり、このた
めに、トラッキングエラー信号等の情報が得にくくなる
可能性がある。したがって、光ビーム偏位量に応じて、
光ヘッドに対するアクチュエータ５の偏位量を制限させ
ることが必要になる。

この制限を実現するためには、光ビーム偏位量に応じ
て、第８図に示す出力を発生する第３補償制御器21を使
用し、これによってアクチュエータ５を位置制御すれば
よい。

上記のように、上記各実施例によれば、光ビームをトラ
ックに対して任意の速度パターンで移動するように、ア
クチュエータ５およびキャリッジ９の制御を行なうこと
によって高速なアクセスが可能となる。また、アクセス
時以外にトラックをトレースする場合にも、光ビーム偏
位量によってキャリッジ９を制御することによって、光
ビームの偏位量を小さくすることができ、光軸のずれ等
を抑えることができる。

従来例においてトラックキングアクセスするには、光ビ
ーム偏位手段自体を移動させることによって粗調整し、
その後、光ビーム偏位手段を駆動して光ビームを偏位さ
せることによって微調整する第１の方法と、光ビーム偏
位手段を移動させずに、光ビーム偏位手段を駆動するこ
とによって光ビームを偏位させる第２の方法とが採用さ
れ、光ビーム偏位手段自体を移動した後に光ビーム偏位
手段を駆動する第１の方法は、光ビーム照射位置から目
標トラック迄の距離が比較的、長い場合に使用され、光
ビーム偏位手段を移動せずに、光ビーム偏位手段を駆動
することによって光ビームを偏位させる第２の方法は、
光ビーム照射位置から目標トラック迄の距離が比較的、
短い場合に使用されている。しかし、従来例において
は、光ビーム照射位置から目標トラック迄の距離の長さ
に基づいて、トラックキングアクセスの方法を選択する
必要があり、トラックキングアクセスの度に、光ビーム
照射位置から目標トラック迄の距離に応じたアクセス方
法を選択する時間が必要になり、このアクセス方法選択
時間だけ、全体のアクセス時間が長くなるという欠点が
ある。また、光ビーム偏位手段自体を移動した後に光ビ
ーム偏位手段を駆動する第１の方法を採用する場合に
は、光ビーム偏位手段自体を移動するときに、トラッキ
ング制御を切って閉ループ処理を行い、その後、光ビー
ム偏位手段を駆動して光ビームを偏位させるときに、閉
ループ処理を行う必要があり、１つのトラックキングア
クセスを行う度に、制御ループの切換が必要になり、こ
の切換時間の分だけ、全体のアクセス時間が長くなると
いう欠点がある。

ところが、上記各実施例では、トラックと光ビームとの
相対位置に応じて、光ビーム偏位手段が光ビームを偏位
させ、この光ビーム偏位量に追従して、光ビーム偏位手
段を移動するようにしているので、光ビーム照射位置か
ら目標トラック迄の距離が長くても短くても、アクセス
方法は１つであり、したがって、アクセス方法選択の必
要がなく、アクセス方法選択に要する時間だけ全体のア
クセス時間が長くなるという欠点が生じない。また、上
記各実施例では、１つのトラックキングアクセスを行う
ときに制御ループの切換を行う必要がないので、制御ル
ープの切換時間の分だけ全体のアクセス時間が長くなる
という欠点も生じない。これらの理由によって、上記各
実施例では、従来例よりもトラックキングアクセスを高
速にすることができる。

［発明の効果］ 本発明によれば、トラッキングアクセスする場合、記録
再生対象のトラックから光ビームが横ずれした量に追従
して光ビーム偏位手段を移動するので、アクセス方法選
択に要する時間と制御ループの切換時間だけ全体のアク
セス時間を短くすることができるという効果を奏すると
ともに、記録媒体に対し情報を記録再生するのに先立っ
て光ビームを記録再生対象とのトラックに移動させる際
に、その移動開始時に光ビームが移動すべき方向に光ビ
ームが偏位するように、上記光ビーム偏位手段に正また
は負の値のバイアスを加えるので、アクセス開始時に光
ビームの移動方向が決定され、したがって光ビームの移
動方向を監視する必要がなく、また、バイアスを印加す
ることによって、光ビーム偏位手段が速やかに移動する
ことができ、これによって移動手段も速やかに移動を開
始することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す光ディスク装置の光
学系および機械的駆動系の模式図である。 第２図は、上記実施例におけるトラックアクセス制御系
のブロック図である。 第３図は、上記実施例におけるトラックとトラッキング
エラー信号の関係を表わす模式図である。 第４図は、光ビームとトラックとの相対速度の目標値例
を示す図である。 第５図は、上記実施例において、光ビームが速度制御を
受けて、トラック上を横断したときにおける模式図を示
す図である。 第６図は、本発明の他の実施例を示すブロック図であ
る。 第７図は、本発明の別の実施例を示すブロック図であ
る。 第８図は、第７図に示す実施例における第３補償制御器
において、光ビーム偏位量に対する出力を示す特性図で
ある。 １……ディスク、 ３……光源、 ４……ハーフミラー、 ５……アクチュエータ、 ６……光検出器、 ７……光ビーム偏位量検出器、 ８……光ヘッド、 ９……光ヘッド移動手段としてのキャリッジ、 10……反転器、 12……切換信号発生器、 13……速度検出器、 14……計数器、 15……速度指令発生器、 16……速度比較器、 17……加算器、 18……第１補償制御器、 19……第２補償制御器、 20……バイアス発生器、 21……第３補償制御器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のトラックを有する記録媒体に光ビー
   ムを照射することによって情報を記録再生する光学式情
   報記録再生装置において； 記録再生対象のトラックから光ビームが横ずれした量を
   検出し、その横ずれ量を表す相対位置信号を出力する相
   対位置検出手段と； 上記相対位置検出手段が出力する相対位置信号に応じ
   て、上記光ビームを偏位させる光ビーム偏位手段と； 上記光ビーム偏位手段が偏位させた光ビームの偏位量を
   検出する偏位量検出手段と； 上記偏位量検出手段が検出した光ビームの偏位量に追従
   して、上記光ビーム偏位手段を移動する移動手段と； 上記記録媒体に対し情報を記録再生するのに先立って光
   ビームを記録再生対象のトラックに移動させる際に、そ
   の移動開始時に、光ビームが移動すべき方向に光ビーム
   が偏位するように、上記光ビーム偏位手段に正または負
   の値のバイアスを加えるバイアス発生手段と； を有することを特徴とする光学式情報記録再生装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、 上記移動手段は、上記トラックに対してほぼ直角方向
   に、上記光ビーム偏位手段を移動させるものであること
   を特徴とする光学式情報記録再生装置。
3. 【請求項３】特許請求の範囲１項において、 上記光ビームがトラックを横断する速度を検出する横断
   速度検出手段を有し、上記光ビームが上記トラックを横
   断する速度に応じて、上記光ビーム偏位手段による上記
   光ビームのトラッ横断速度を制御することを特徴とする
   光学式情報記録再生装置。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第３項において、 上記横断速度検出手段は、上記相対位置検出信号に基づ
   いて、上記光ビームのトラック横断速度を検出するもの
   であることを特徴とする光学式情報記録再生装置