JPH09282691A - 光学的情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対物レンズを上下動させる方法では、フォー
カスの復帰に時間がかかり、位置センサ出力による方法
では、面振れの影響でやはりフォーカスの復帰に時間が
かかる。 【解決手段】 対物レンズ４のフォーカス方向の位置を
検出する位置センサと、位置センサの出力信号と目標信
号に基づいて対物レンズ４のフォーカス方向の位置を制
御する手段と、位置センサからディスク１の回転に同期
して取り込まれた面振れ成分を記憶するメモリ１７とを
備え、フォーカスを引き込む場合は、対物レンズ４の制
御をフォーカスサーボから位置制御手段による制御に切
り換え、メモリ１７に記憶されている面振れ成分をディ
スク１の回転に同期して位置制御手段に目標値として出
力することにより、対物レンズ４をフォーカス引き込み
範囲にもっていく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクなどの
記録媒体に光学的に情報を記録し、あるいは再生する光
学的情報記録再生装置に関し、特にフォーカスの引き込
み制御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、このような光学的情報記録再生
装置においては、記録媒体に光スポットを照射して情報
を記録、再生する際に、光スポットが記録媒体の情報ト
ラックから逸脱しないように、光スポットが記録媒体の
情報面上に合焦するようにトラッキング制御と、フォー
カス制御を行っている。トラッキング制御は記録媒体の
反射光から得られたトラッキングエラー信号を用いて光
ビームを媒体面に収束するための対物レンズをトラッキ
ング方向に移動させることで制御し、フォーカス制御に
おいては同様に記録媒体の反射光から得られたフォーカ
スエラー信号をもとに対物レンズをフォーカス方向に移
動させることで制御している。また、一般には、光スポ
ットのトラッキング方向の移動においては、対物レンズ
のみを数１００μｍの範囲で移動させてトラッキング制
御を行うトラッキングアクチュエータと、対物レンズを
含む光学ヘッドを数１０ｍｍの範囲で移動させて光スポ
ットを目的のトラックにアクセスするコースアクチュエ
ータの２つを持つという、いわゆる２段アクチュエータ
構成が採られている。

【０００３】そこで、本願出願人は、先に１つのアクチ
ュエータでトラッキングアクチュエータとコースアクチ
ュエータの２つの機能を持つ対物レンズ駆動装置を特開
平５−２９８７２４号公報で公開している。この対物レ
ンズ駆動装置によれば、アクチュエータの小型化、軽量
化及び低コスト化が図れるばかりでなく、高速アクセス
も可能である。また、同公報には、フォーカス制御の際
に固定光学系と可動光学系の間におけるレーザ光の光束
中心の位置ずれが起こると、トラッキングエラー信号に
オフセットを生じることがわかっており、それを補正す
るために対物レンズの光軸方向の位置を検出する検出手
段が開示されている。

【０００４】ところで、従来の光学的情報記録再生装置
では、情報の記録や再生動作中にフォーカスが外れる
と、正常に記録や再生ができないので、フォーカス外れ
を検出して記録や再生動作を中断し、再度フォーカスを
引き込むことでフォーカス制御の復帰を行っている。フ
ォーカス外れの検出及び復帰方法としては、一般にはフ
ォーカスエラー信号の振幅が所定電圧範囲から外れたと
きにフォーカス外れを検出し、フォーカス外れを検出し
たらフォーカスサーボをオフし、再度フォーカスアクチ
ュエータを上下動させて合焦点でフォーカスを引き込む
という方法が採られている。また、特開昭６１−１７０
９３１号公報に記載されているように、対物レンズのフ
ォーカス方向の位置を検出する位置センサを設け、この
位置センサ出力が所定電圧範囲から外れたときにフォー
カス外れを検出し、フォーカス外れを検出したらフォー
カスサーボを位置センサ出力による制御に切り換え、再
び合焦点に達したときにフォーカスサーボをオンするこ
とでフォーカスを復帰させる方法も知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のような前者のフ
ォーカス復帰方法では、フォーカスエラー信号からフォ
ーカス外れを検出しているので、瞬時にフォーカス外れ
が発生した場合でも、他の情報トラックのデータが消去
されることはない。しかし、フォーカスを引き込む場合
に、再度フォーカスアクチュエータを上下動させて合焦
点を検出しなければならないので、フォーカスの復帰動
作に時間がかかるという問題があった。一方、後者の方
法においては、すばやい復帰動作は可能であるが、ディ
スク記録媒体を用いた場合、面振れの影響を受けてしま
う。即ち、面振れの大きい記録媒体では、位置センサに
よる制御によって、かえって光スポットの合焦位置が離
れてしまい、やはりフォーカスの復帰に時間がかかると
いう問題があった。

【０００６】そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑
み、記録媒体の面振れによらず、すばやいフォーカスの
引き込みを可能とした光学的情報記録再生装置を提供す
ることを目的としたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、光源の
光ビームを対物レンズで収束し、収束された光スポット
をフォーカスサーボをかけながらディスク状記録媒体に
照射することにより、情報を記録し、あるいは記録情報
を再生する光学的情報記録再生装置において、前記対物
レンズのフォーカス方向の位置を検出する手段と、前記
検出手段の出力信号と目標信号に基づいて前記対物レン
ズのフォーカス方向の位置を制御する手段と、前記検出
手段の出力から前記記録媒体の回転に同期して取り込ま
れた面振れ成分を記憶する手段とを備え、フォーカスを
引き込む場合は、前記対物レンズの制御をフォーカスサ
ーボから前記位置制御手段による制御に切り換え、前記
記憶手段に記憶されている面振れ成分を前記記録媒体の
回転に同期して前記位置制御手段に目標値として出力す
ることにより、前記対物レンズをフォーカス引き込み範
囲にもっていくことを特徴とする光学的情報記録再生装
置によって達成される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の光学
的情報記録再生装置の一実施形態を示したブロック図で
ある。図１において、１は情報記録媒体であるところの
光ディスク（以下、単にディスクという）である。ディ
スク１はスピンドルモータ２の駆動によって所定の速度
で回転する。ディスク１の下面には、ディスク１上に情
報を記録したり、記録情報を再生したりするための光学
ヘッド３が設けられている。光学ヘッド３は、光源の半
導体レーザ（図示せず）、半導体レーザの光ビームを収
束する対物レンズ４、対物レンズ４をフォーカス方向に
移動させるアクチュエータ５、ディスク１からの反射光
を検出する光センサ（図示せず）などから構成されてい
る。また、光学ヘッド３内には詳しく後述するように対
物レンズ４のフォーカス方向の位置を検出するための対
物レンズ位置センサ（図示せず）が設けられている。

【０００９】光学ヘッド３内の光センサの受光信号はフ
ォーカスエラー信号生成回路６に送られ、ディスク１上
の光スポットのフォーカスのずれ量と方向を示すフォー
カスエラー信号が生成される。フォーカスエラー信号
は、フォーカスサーボを安定化するための位相補償回路
７、スイッチ８を経由してアクチュエータドライバー９
に供給される。そして、ドライバー９によりアクチュエ
ータ５を駆動し、対物レンズ４をフォーカス方向に微小
移動させることで、回転しているディスク１の情報面に
光スポットが合焦するようにフォーカス制御を行う。位
相補償回路７はフォーカスエラー信号を正規化するため
の正規化回路を含んでいる。なお、実際には光スポット
のトラッキング制御を行っているが、図１ではトラッキ
ング制御のための構成要素については省略している。

【００１０】フォーカス外れ検出回路１０はフォーカス
エラー信号の振幅を所定範囲の基準電圧レベルと比較し
てフォーカス外れを検出する回路である。フォーカス外
れ検出回路１０ではフォーカスエラー信号の振幅が所定
範囲から外れると、フォーカス外れ検出信号をＣＰＵ１
１へ出力する。対物レンズ位置信号生成回路１２は光学
ヘッド３内の対物レンズ位置センサの出力信号を受けて
対物レンズ４のフォーカス方向の位置信号を生成する回
路である。ここで、対物レンズ位置センサとしては、例
えば図２（ａ）あるいは図２（ｂ）のような構成が採ら
れている。図２（ａ）の対物レンズ位置センサは、フォ
ーカス方向に対物レンズ４とともに移動するスリット３
０、スリット３０を挟んでその両側に固定された発光ダ
イオードなどの光源３１とフォーカス可動方向に２分割
された２分割センサ３２からなっている。また、図２
（ｂ）においては、対物レンズ４とともに光源３１がフ
ォーカス方向に移動するようになっていて、その対面に
フォーカス可動方向に２分割された２分割センサ３２が
固定されている。

【００１１】図２（ａ），（ｂ）のいずれにおいても、
対物レンズ位置信号生成回路１２で２分割センサ３２の
２つの検出片の検出信号を差動検出することで、対物レ
ンズ４のフォーカス方向の位置を示す位置信号が生成さ
れる。即ち、対物レンズ４がフォーカス方向に移動する
と、それに応じて２分割センサ３２の２つの検出片の受
光量が変化するので、それを差動検出することにより対
物レンズ４のフォーカス方向の位置信号が得られる。な
お、先に説明したように特開平５−２９８７２４号公報
に記載された対物レンズ駆動装置を用いる場合は、既に
トラッキングオフセットを補正するために対物レンズの
フォーカス方向の位置を検出する位置センサを持ってい
るので、新たに位置センサを設ける必要はない。

【００１２】Ｄ／Ａコンバータ１３はフォーカスサーボ
を引き込むときや、フォーカスが外れた際にそれを復帰
させる場合に、ＣＰＵ１１から対物レンズ４の目標値が
与えられ、アナログ信号に変換して減算器１４に出力す
る。減算器１４は先の対物レンズ位置信号と目標値の差
信号を位相補償回路１５へ出力し、この差信号はスイッ
チ８を経由してドライバー９へ供給される。即ち、Ｄ／
Ａコンバータ２、対物レンズ位置センサ、対物レンズ位
置信号生成回路１４、位相補償回路１５、ドライバー
９、アクチュエータ５などで、ＣＰＵ１１から与えられ
た目標位置に対物レンズ４を制御する位置制御ループが
構成され、この制御ループの働きによってフォーカスを
引き込んだり、復帰させたりする制御を行う。

【００１３】また、ＣＰＵ１１は装置の立ち上げが終了
したときにＡ／Ｄコンバータ１６からディスク１の１回
転の間の対物レンズ位置信号をディスク１の回転に同期
して取り込み、メモリ１７に記憶させる。メモリ１７の
値はフォーカスサーボを復帰させるときに、Ｄ／Ａコン
バータ１３への対物レンズ４の目標値として用いられ
る。フォーカスサーボの引き込み動作及びフォーカスサ
ーボの復帰動作については詳しく後述する。

【００１４】記録再生回路１８は、ＣＰＵ１１の制御に
基づいてディスク１にデータを記録や再生を行う回路で
ある。記録再生回路１８内には、ＣＰＵ１１からの記録
データを変調する変調回路、変調データに応じて光学ヘ
ッド３内の半導体レーザを駆動するレーザ駆動回路が設
けられ、これらの記録動作によってＣＰＵ１１からの記
録データをディスク１に記録する。また、記録再生回路
１８には、光学ヘッド３内の光センサで得られた再生信
号を処理して再生データを作成する再生回路が設けら
れ、再生回路の再生動作によってディスク１の記録デー
タの再生を行う。ＣＰＵ１１はこのような記録再生回路
１８の制御のほかに、スピンドルモータ２の制御、光学
ヘッド３を目的のトラックにアクセスする制御、フォー
カスサーボやトラッキングサーボの起動などの制御を行
い、各部を統括的に制御することによってディスク１へ
のデータの記録、再生を行う。

【００１５】次に、本実施形態の具体的な動作について
説明する。まず、フォーカスを引き込む場合、ＣＰＵ１
１はスイッチ８をｂ側に切り換え、Ｄ／Ａコンバータ１
３に対物レンズ位置信号の下限の値、つまり対物レンズ
４のフォーカス方向可動範囲の下限値をセットする。こ
れは、対物レンズ４の可動範囲内でディスク面から一番
遠い位置に相当し、例えば対物レンズ位置信号の可変範
囲とＤ／Ａコンバータ１３の可変範囲を同じにした場合
は、ＣＰＵ１１はＤ／Ａコンバータ１３に０をセットす
る。Ｄ／Ａコンバータ１３の値は減算器１４で対物レン
ズ位置信号と差分がとられ、位相補償回路１４、スイッ
チ８を経由してドライバー９へ供給される。これによ
り、ドライバー９は差信号に応じてアクチュエータ５を
駆動し、対物レンズ４はＣＰＵ１１からの目標位置に移
動する。即ち、Ｄ／Ａコンバータ１３の値を目標値とし
て位置制御ループによるフィードバック制御が働き、対
物レンズ４は目標位置に留まるように制御される。

【００１６】次いで、ＣＰＵ１１はＤ／Ａコンバータ１
３の値を徐々に大きくし、位置制御ループの制御動作に
よって対物レンズ４をディスク面に離れた位置から近い
位置にゆっくりと移動させていく。この移動過程におい
て、合焦ポイント検出回路（図示せず）では、フォーカ
スエラー信号からディスク１に照射された光ビームの合
焦ポイントを検出している。ＣＰＵ１１では、合焦ポイ
ント検出回路で合焦ポイントが検出されると、スイッチ
８をａ側に切り換えてフォーカスサーボをオンし、フォ
ーカスの引き込みを終了する。続いて、ＣＰＵ１１はト
ラッキングサーボを起動してトラッキングの引き込みを
行う。

【００１７】トラッキングの引き込みを終了すると、Ｃ
ＰＵ１１はディスク１の回転に同期して対物レンズ位置
信号生成回路１２からディスク１の１回転の間の対物レ
ンズ位置信号をＡ／Ｄコンバータ１６で取り込み、メモ
リ１７に記憶させておく。図３はこのときの対物レンズ
位置信号を示している。対物レンズ位置信号は図３のよ
うに周期性をもって変化し、ディスク１の面振れ成分が
そのまま対物レンズ４の位置信号として現れている。つ
まり、この場合は、フォーカスサーボが働いているの
で、対物レンズ４はディスク１の面振れに追従して移動
しており、図３のような位置信号が得られる。ここで、
例えばディスク１が１分間に３０００回転しているとす
ると、１回転に要する時間は２０ｍｓである。そこで、
ＣＰＵ１１は、例えば５０μｓごとにＡ／Ｄコンバータ
１６で位置信号を取り込み、全部で４０個のデータをデ
ィスク１の回転に同期してメモリ１７に記憶させてお
く。ディスク１の回転に同期させる方法としては、スピ
ンドルモータ２のＦＧ信号を用いてもよいし、１回転に
１回同じ位置でパルスを発生する回路を設けてそのパル
スを用いてもよい。以上で立ち上げ動作を終了する。

【００１８】次に、通常動作を行っているときに外部振
動などが装置に加わり、フォーカス外れ検出回路１０で
フォーカス外れが検出されると、ＣＰＵ１１は記録動作
であったときは直ちに記録再生回路１８内のレーザ駆動
回路を制御して半導体レーザの記録パワーをリードパワ
ー、またはデータを消去しない程度のパワーに低下させ
る。同時に、スイッチ８をｂ側に切り換えてフォーカス
サーボをオフし、対物レンズ位置信号による位置制御ル
ープに切り換える。また、再生時であったときは半導体
レーザの記録パワーはそのままでスイッチ８をｂ側に切
り換える。次いで、ＣＰＵ１１はメモリ１７に記憶させ
ていた値をディスク１の回転に同期してＤ／Ａコンバー
タ１３に順次出力していく。これにより、Ｄ／Ａコンバ
ータ１３の値は位置制御ループに対物レンズ４の目標値
として与えられるため、対物レンズ４は図３のようなデ
ィスク１の面振れ成分を目標として移動し、対物レンズ
４は自動的にフォーカス引き込み範囲に入るように制御
される。このとき、図示しない合焦ポイント検出回路で
フォーカスの合焦ポイントを検出しており、ＣＰＵ１１
では合焦ポイントが検出されると、スイッチ８をａ側に
切り換えてフォーカスサーボをオンし、フォーカスの引
き込みを行う。以上でフォーカスの復帰動作を終了す
る。

【００１９】ここで、通常フォーカスエラー信号によっ
てフォーカスサーボがかかる範囲、即ちフォーカスの引
き込み範囲は対物レンズの移動距離にしてせいぜい１０
〜２０μｍ程度である。これに対し、ディスク１の面振
れ成分は１００〜２００μｍ程度もある。つまり、フォ
ーカスエラー信号を用いてフォーカスを引き込むことの
できる範囲は図３に示すように面振れ成分を中心として
±１０μｍ程度の範囲であり、この範囲でフォーカスを
引き込むには対物レンズ４をゆっくりと移動させなけれ
ばならず、通常１秒程度の時間を要してしまう。本実施
形態では、対物レンズ４を位置制御ループによって位置
制御をかけながらディスクの面振れ成分を目標値として
与えるため、迅速で、しかも確実に対物レンズ４をフォ
ーカスの引き込み範囲にもっていくことができる。従っ
て、ディスクの面振れによらず、フォーカスの引き込み
に要する時間を大幅に短縮することができる。

【００２０】図４は本発明の他の実施形態を示したブロ
ック図である。本実施形態は装置の制御をデジタル信号
処理によって行う例である。図４において、デジタルプ
ロセッサ１９は装置の主制御部であるプロセッサ回路で
ある。デジタルプロセッサ１９は、図１のＣＰＵの機
能、フォーカスサーボの機能、トラッキングサーボの機
能、フォーカス外れの検出機能、対物レンズ４の位置制
御の機能などを持っている。フォーカスエラー信号は、
Ａ／Ｄコンバータ２０で所定のサンプリング周期で、対
物レンズ位置信号もＡ／Ｄコンバータ２１で所定のサン
プリング周期でデジタルプロセッサ１９に取り込まれ
る。また、デジタルプロセッサ１９の制御値はＤ／Ａコ
ンバータ２２でドライバー９に供給され、アクチュエー
タ５が駆動される。なお、それ以外の構成は図１と同じ
である。

【００２１】本実施形態では、装置の立ち上げ時は、図
１と同様に対物レンズ４をゆっくりとディスク面に近づ
けてフォーカスの引き込みを行う。この場合、デジタル
プロセッサ１９はＤ／Ａコンバータ２２に制御値を出力
して対物レンズ４をディスク面に近づけ、合焦ポイント
が検出されると、フォーカスサーボを起動してフォーカ
スの引き込みを行う。次いで、デジタルプロセッサ１９
はトラッキングサーボをオンし、その後、対物レンズ位
置信号をディスク１の回転に同期してＡ／Ｄコンバータ
２１から取り込み、内部のメモリに記憶させておく。通
常動作においてフォーカス外れが検出されると、フォー
カスサーボを対物レンズ４の位置制御に切り換え、同時
にメモリに記憶しておいた値をディスク１の回転に同期
して位置制御の目標値として順次与えていく。そして、
合焦ポイントが検出されると、位置制御をオフし、再度
フォーカスサーボを起動することで、フォーカスの引き
込みを行い、フォーカスの復帰動作を終了する。

【００２２】本実施形態においても、図１の実施形態と
全く同様に、迅速、かつ確実に対物レンズ４をフォーカ
スの引き込み範囲に持っていくことができ、フォーカス
の引き込み時間を大幅に短縮することができる。また、
デジタル信号処理によって制御するため、図１に比べて
構成を簡単化することができる。なお、Ａ／Ｄコンバー
タやＤ／Ａコンバータを内蔵しているデジタルプロセッ
サを用いれば、更に構成を簡単化することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、対
物レンズの位置制御ループに記録媒体の面振れ成分を目
標値として出力するようにしたので、迅速、かつ確実に
対物レンズをフォーカス引き込み範囲にもっていくこと
ができ、記録媒体の面振れに関係なく、フォーカスの引
き込みを短時間で行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学的情報記録再生装置の一実施形態
を示したブロック図である。

【図２】図１の実施形態に用いる対物レンズ位置センサ
の具体例を示した図である。

【図３】ディスクの回転に伴う対物レンズの位置変位を
示した図である。

【図４】本発明の他の実施形態を示した図である。

【符号の説明】

１ 光ディスク ３ 光学ヘッド ４ 対物レンズ ５ アクチュエータ ８ スイッチ ９ ドライバー １０ フォーカス外れ検出回路 １１ ＣＰＵ １２ 対物レンズ位置信号生成回路 １３ Ｄ／Ａコンバータ １４ 減算器 １６ Ａ／Ｄコンバータ １７ メモリ １９ デジタルプロセッサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源の光ビームを対物レンズで収束し、
   収束された光スポットをフォーカスサーボをかけながら
   ディスク状記録媒体に照射することにより情報を記録
   し、あるいは記録情報を再生する光学的情報記録再生装
   置において、前記対物レンズのフォーカス方向の位置を
   検出する手段と、前記検出手段の出力信号と目標信号に
   基づいて前記対物レンズのフォーカス方向の位置を制御
   する手段と、前記検出手段の出力から前記記録媒体の回
   転に同期して取り込まれた面振れ成分を記憶する手段と
   を備え、フォーカスを引き込む場合は、前記対物レンズ
   の制御をフォーカスサーボから前記位置制御手段による
   制御に切り換え、前記記憶手段に記憶されている面振れ
   成分を前記記録媒体の回転に同期して前記位置制御手段
   に目標値として出力することにより、前記対物レンズを
   フォーカス引き込み範囲にもっていくことを特徴とする
   光学的情報記録再生装置。