JPS60131646A - 光デイスク装置におけるトラツキング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光学手段を用いて回転する円板状の記録担体に
対し、情報の記録あるい。は再生を行なう光デイスク装
置において、記録担体上に形成された多数の情報トラッ
クに対し光スポットを移動、位置決めさせ、あるいはト
ラック位置の変動に追従させるトラッキング制御装置に
関する。

光デイスク装置においては光デイスク状の記録担体上Ｋ
、概略同心円となる多数の情報トラックが形成され、光
ヘッド（厳密には光スポット）がこの情報トラックをな
ぞることによって、情報の記録、再生が行なわれる。

このような装置においては光ビームスポットを、トラッ
クの中心に正確に位置合わせし、トラック位置の変動に
追従させること、ある１は現在なぞっているトラックか
ら目標とするトラックに正確、高速に移動させるトラッ
キング制御が必要となる。

このようなトラック位置変動への追従動作、あるいはト
ランク間移動動作のために光スポットの位置をディスク
半径方向（トラック横方向）Ｋ変化させるのは、一般に
レーザ光束を記録担体表面に集束させる集束レンズを動
かすことによって行っている。しかしレーザ光源、光検
出器等、他の光学部品を動かさず集束レンズのみを動か
すと、集束レンズの中心が、レーザ光源よりの光束の光
軸中心、あるいは検出光学系の中心軸がずれてしまい、
トラック位置誤差検出にオフセントを生じるほか、光ビ
ームスポットの集束性が急くなり、情報の記録、再生特
性も低下する。更に、集束レンズをその中心位置に保管
するバネなどの存在により、レンズの位置を大きく変位
させると復元力の増大をまねき、制御特性が低下する。

このような難点を解決するためには、集束レンズのみを
動かすのではなく、集束レンズを除いた他の光学系も集
束レンズと一緒に動かすようにすることが好ましい。こ
のように構成したトラッキング制御装置は例えば特願昭
５８−０６８６２７号明細書「光デイスクシステムにお
けるトラック追従装置」に示される。この例においては
集束レンズの他、レンズアクチュエータ、レーザ光源光
検出器、プリズムレンズ等を搭載した光ヘッドのフレー
ムの基準位置に対する集束レンズの位置ずれを検出する
手段を備え、集束レンズの光ヘツドフレームに対する位
置ずれを無くすように、光ヘッドあるいは集束レンズの
位置が制御される。このような構成とすることにより、
光スポットを移動させるために集束レンズが動く際には
光ヘッドは集束レンズ位置のレーザ光軸中心からのずれ
はある程度小さく抑えられる。しかし、集束レンズ自体
は極めて小型、軽量であるのに対し、光ヘツド全体はか
なシの大きさと重量を有しでいるため、光ヘッドｔａか
すサーボループの帯域は、集束レンズのみを動かすサー
ボループの帯域に比べて低周波数であり、集束レンズの
位置ずれを検出して、そのずれを小さくするように光ヘ
ッドを動かすのみの位置制御では、集束レンズが高束で
動く際には、集束レンズと光ヘツドフレームの位置ずれ
を十分小さく抑えるのは困難となる。例えば光ヘッドを
動かすサーボループの帯域を２００　Ｈｚとし、集束レ
ンズが２Ｇの加東度で動くとすると、位置ずれは約１５
μｍとなる。この値は、集束レンズに対する光ヘッドの
追従動作を行なわない場合に比べれば、極めて小さな値
となっているが、光ディスクのトランクピッチの１６μ
ｍ乃至２５μｍという値と比べるとかなり大きく、位置
ずｎは十分に抑えられているとは言い難い。

本発明の目的は、かかる従来の手法における問題点を除
き、光スポットが高速なトラック間移動を行なう場合、
あるいは、高速かつ大振幅のトラック位置変動に対する
トラック追従の際に、集束レンズと光ヘツドフレームと
の位置ずれが小さく抑えられ、従って、安定かつ高速、
高精度のトラックアクセス、あるいはトラック追従動作
が行なわれるトラッキング制御装置を提供することにあ
る。

本発明によれは、トラック追従動作時の集束レンズと光
ヘツドフレームの位置ずれが小さく抑えられ、光ビーム
スポットの集束性が増して、情報の記録再生特性が向上
するばかりでなく、従来、レンズと光ヘツド間の位置ず
れが大きくなりすぎるため困難だった集束レンズ移動に
よる元ビームスポットのトラックアクセス動作の実現が
容易となる。

以下に本発明につき図面を参照して詳しく説明する。

第１図は本発明の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。

半導体レーザ５はレーザ駆動回路２０より電流を供給さ
れてレーザ光を発光する。

半導体レーザ５より出射される発散性のレーザ光ハコリ
メートレンズ６により平行光に直され、偏光ビームスプ
リッタ７．１／４波長板８を通って、ハーフミラ−９に
入射する。

ハーフミラ−９は入射するレーザ光束を分割し、その一
部をレンズ位置検出器１０に向かわせる。

バー・フミラ−９を直進して通過する残りの光束は反射
鏡１１によって反射され光路を曲げられて集束レンズ３
に入射する。集束レンズ３は入射した光束を集束させ、
記録担体１の表面上に微小な光ビームスポットを形成す
る。

集束レンズ３、反射ψ１１およびノ＼−フミラ−９は共
通のアーム１２に取９つけられレンズアクチュエータ２
によって一緒に動かされる。これにより、レンズアクチ
ュエータ２で集束レンズ３がると、ハーフミラ−９が一
体に動き、レンズ位置検出器１０に入射するレーザ光束
の光軸中心の位置を変化させる。従って、１／ンズ位置
検出器１Ｏとして例えば２分割された光検出器を使い入
射する光束の横方向の強度差を検出することにより、集
束レンズ３の動きが検出できる。

記録担体１の表面で反射されたレーザ光は再び集束レン
ズ３、反射鏡１１、−’−７ミラー９を通り、１／４　
波長板８によって偏光角を回転させられ、偏光ビームス
プリンタ７によって光路を曲げられてトラック位置ずれ
検出器４に入射する。

トランク位置ずれ検出器４は記録担体１の表面上に記録
されたトラック位置情報によって光強度分布が変化させ
られた反射レーザ光の強度分布変化をとらえ、記録担体
１の表面に形成された微小光ビームスポットのトラック
中心に対する位置ずれに対応する電流を出力する。半導
体レーザ５から集束レンズ３に到る光路を形成する光学
系、およびレンズアクチュエータ２、レンズ位置検出器
１０、トラック位置ずれ検出器４は図に示すように１つ
の光ヘツドフレーム１３の中に組み込まれており、全体
として光ヘッドを構成する。

この光ヘツドフレーム１３（あるいけ光ヘッド）はリニ
アモータ等で構成されるヘッドアクチュエータ１４によ
り、記録担体１の半径方向に動かされるようになってい
る。

即ち、集束レンズ３、反射鏡１１およびハーフミラ−９
の４はレンズアクチュエータ２により記録担体１の半径
方向に動かされるが、光ヘッドを構成する残りの部品（
レンズアクチュエータ２を含む）はへノドアクチーエー
タ１４によって半径方向に動かされる。従って、レンズ
アクチュエータ２とへラドアクチュエータ１４が全く別
個に動作すると、集束レンズ３の光ヘツドフレーム１３
内における位置が、その静止状態における中心位置から
常にずれることになる。このような状態を避けるために
は集束レンズ３の動きに従って光ヘツドフレーム１３を
動かす、言いかえると、レンズアクチュエータ２の動き
とへラドアクチュエータ１４の勅きを共動させることが
必要となる。

本発明の装置ではレンズ位置検出器１Ｏにより集束レン
ズ３の光ヘツドフレーム１３に対する位置ずれを検出し
、そのずれを小さくするように、ヘッドアクチュエータ
１４の動きを制御し、集束レンズ３と光へラドフレーム
１３がほぼ一体で動くようにしている。

差動増幅器２１はレンズ位置検出器１０の出力電波を受
け、集束レンズ３の光ヘツドフレーム１３に対する位置
ずれを示すレンズ位置ずれ信号１０１を出力する。

レンズ位置ずれ信号１０１は位相補償フィルタ２２に入
力し、位相補償された後駆動アンプ２３に入力する。駆
動アンプ２３は位相補償されたレンズ位置ずれ信号１０
１　とレンズ駆動電流値信号１０３を受け、両者を加算
した後増幅して、ヘッド・アクチュエータ１４に駆動電
流１０４を供給する。ヘッドアクチュエータ１４は供給
された電流に比例する駆動力を発生し、その駆動力にほ
ぼ比例した加速度で光ヘツドフレーム１３（正確には光
ヘッド）を移動させる。これにより集束レンズ３の動き
に光ヘツドフレーム１３が追従して動く位置サーボルー
プが構成される。

一方、集束レンズ３によシ記録担体１の表面に形成され
る微小光ビームスポットの情報トラックに対する位置ず
れは、トラック位置ずれ検出器４の出力電流に差を生じ
させる。

差動増幅器２４はトラック位置ずｎ検出器４の出力電流
を受け、光スポットの情報トラックに対する位置ずれを
示すトラック位置ずれ信号１０２を出力する。

トラック位置ずれ信号１０２　は位相補・償フィルタ２
５に入力し、位相補償された後モード切換スイッチ２６
に入力する。モード切換スイッチ２６はトラック追従動
作時には位相補償フィルタ２５の出力を選択して通過さ
せ、駆動アンプ２７に入力させる。

駆動アンプ２７は入力した信号を増幅し、レンズアクチ
ュエータ２に駆動電流１０５を供給する。

レン・ズアクチーエータ２は供給された電流に比例する
駆動力を発生し、それに比例する加速度で集束レンズ３
（正確にはアーム１２に伺けられた部品全部）を移動さ
せる。

これにより、記録担体１上の情報Ｆラック位置に光ビー
ムスポットが正確に当るように集束レンズ３が動く、ト
ラック追従サーボループが構成される。

光ビームスボア）がトラック間を移動するトラックアク
セス動作を行う際には、アクセス制御回路２９より出力
されるモード切換信号１０６により、モード切換スイッ
チ２６が切シ換えられ、アクセス制御回路２９から出力
されるレンズ加減速信号１０７　が選択されて駆動アン
プ２７に入力する。

この光スポットのトラックアクセスの際の加減速信号１
０７の発生、供給法については特公昭５７−１０５１号
公報［ディスク状記録担体の読取装置」などにおいて詳
しく説明されているので、本文では詳しい説明は省略す
る。駆動アンプ２７はレンズ加減速信号１０７に対応す
る加減速電流をレンズアクチュエータ２に供給し、必要
な距離だけ集束レンズ３を移動させる。

トラック追従動作、トラックアクセス動作いずれの際に
も集束レンズ３の光へラドフレーム１３に対する位置ず
れはレンズ位置検出器１０により検出され、そのずれを
小さくするようにヘッドアクチュエータ１４がレンズフ
レーム１３を移動させる。

しかし、レンズアクチュエータ２が集束レンズ３を主と
した比較的小型軽量な部品を移動させれば良いのに対し
て、ヘッドアクチュエータ１４は、集束レンズに比べれ
ば重量、外形ともに大きな光ヘツド全体を動かすことに
なるため、ヵの伝速部ｒｃおける機械的共振が比較的・
低周波で起ることになる。この・ためレンズ位置検出器
１ｏがらへノドアクチ瓢エータ１４に到る光へ・ノドフ
レーム位置サーボループの応答周波数帯域は、集束レン
ズ３のみを動かすトラック追従サーボループの応答周波
数帯域より低くなり、レンズ位置ずれ信号１０１を増幅
してレンズアクチュエータ１４に供給する基本的な位置
サーボループのみでは光ヘツドフレーム１３が集束レン
ズ３の高速な動きに正確に追従するのは困難である。

従って、振幅が大きく、周波数の高いトラック位置変動
に集束レンズ３が追従している場合、あるいはトランク
間の光スポットの移動のために集束レンズ３が高速で動
いている場合などには集束レンズ３と光へラドフレーム
１３の位置ずれは無視できないほど大きくなり・、情報
の記録、再生特性、あるいはトラック位置ずれ検出特性
の低下を引き起す恐れがあったｅ４ 本発明の装置ではレンズアクチュエータ２を加減速させ
る駆動電流１０５　を電流センスアンプ２８により検出
し、増幅変換して。レンズ駆動電流値信号１０３として
駆動アンプ２３に入力し、位相補償フィルタ２２の出力
と加算させることにより、集束レンズ３が動く際の集束
レンズ３と光ヘツドフレーム１３との位置ずれをより小
さく抑えている□即ち、レンズアクチーエータ２が発生
する加減速度は、それに供給さｔ”する駆動電流１０５
　の値に比例するから、レンズ駆動電流値信号１０３　
を増幅してその値に比例する電流をヘッドアクチーエー
タ１４に供給することにより、レンズアクチーエータ２
の加速度にほぼ等しい加速度をヘッドアクチュエータ】
４に発生させることが出来る。

従って光へラドフレーム１３が集束レンズ３の動きを追
従するためのへノドアクチ＝エータ１４の駆動電流１０
４の大部分は、レンズ駆動電流値信号１０３を増幅する
ことによって発生され、集束レンズ３と光ヘツドフレー
ム１３との位置ずれ量として残る値は極めて小さくなる
。このような機能を効果的に発揮させるために、電流セ
ンスアンプ２８のゲイ／Ａは以下のように設定するのが
好Ｉしい。レンズアクチュエータ２が動かす集束レンズ
３を含むレンズ可動部の１董をＭｌとし、レンズアクチ
ーエータ２の力定数をＫＦＩとすると電流１１が供給さ
れたときにレンズアクチュエータ２の一方、光ヘツドフ
レーム１３の内部の部品すべてを含む、ヘッドアクチー
エータ】４が動かす可動部の重量をＭ２とし、ヘッドア
クチュエータ１４の力定数をＫＦ２とすると、レンズア
クチュエータ２の加速度α１と同じ加速度を発生するに
は、（１，Ｍ２　の電流が供給されねばならない。

２−１７ 駆動アンプ２３のゲインを０２とすると、この電する必
要があね従ってレンズアクチーエータ２の駆動電流の値
１１をＥｌに変換する電流センスアすれば良い。

なお、電流センスアンプ２Ｂのゲイン人が上記の値より
いくらかずれても集束レンズ３とヘッドフレーム１３の
位置ずれを、電流センスアンプ２８カニ無い場合に比し
て小さく抑える効果は発生する。

第２図囚および（Ｂ）は第１図の装置の動作を説明する
ための装置の各部の信号波形の例を示す図である。

第２図（Ａ）はトラック追従動作時の各部の信号波形を
示す。

トラック位置が実線ａで示すように変動するとき、集束
レンズ３はトラック追従サーボループの働きによりこの
トラック位置変動に追従し、記録担体１の表面に当った
光ビームスポットは破線すで示すようにほぼトラ２２位
置変動と同じ動きをする。

このときレンズアクチーエータ駆動電動１０５の値は実
線Ｃで示すような変化をする。

光ヘットフレーム１３はこの集束レンズ３の動きは追従
するように、ヘッドアクチュエータ１４により動かされ
るが、レンズ駆動電流値信号１０３を使わず、レンズ位
置ずれ信号１０１のみを駆動アンプ２３に入力させる構
成では、光ヘツドフレーム１３が集束レンズ３の動きに
正確に追従することは出来ず、集束レンズ３と光ヘツド
フレーム１３の間の位１δずれは破線αで示すようにか
なシ大きな値として残る。これに対し、レンズ駆動電流
値信号１０３を駆動アンプ２３の入力に加算する本発明
の構成とすると、実線ｅで示すように、集束レンズ３と
光ヘツドフレーム１３の位置ずれ（レンズ位置ずれ４８
号１０１の値）は極めて小さな変動に抑えられる。

第２図ｆＢ）はトラック間移動動作時の各部の信号波形
を示す。

記録担体１の表面に形成さｎた光ビームスポットを現在
のトラックから別のトラックに移動させるために集束レ
ンズ３がレンズアクチュエータ２により加速および減速
され、実線ｆで示すような速度変化をするとき、光ヘツ
ドフレーム１３はこの集束レンズ３の動きに追従するよ
うにヘッドアクチーエータ１４により動かさ一１Ｌる。

しかし、レン、ズ駆動電流値信号１０３を使わず、レン
ズ位置ずれ信号１０１のみを駆動アンプ２３に入力させ
る構成では、光ヘツドフレーム１３の位置追従サーボル
ープの動作遅れのために、光ヘツドフレーム１３の速度
は破線ｇで示すように、集束レンズ３の動きｆとの間に
ずれを生じる。このとき、集束レンズ３と光ヘツドフレ
ーム１３の間の位置ずれは破線Ｊで示すようにかなり大
きくなる。これに対し実線１１で示すような変化をして
いるレンズアクチュエータ駆動電流１０５を成流センス
アンプ２８で検出し、レンズ駆動電流値信号１０３とし
て駆動アンプ２３の入力に加算することにより、光へラ
ドフレーム１３は集束レジズ３の動きにほぼ正確に追従
し、集束レンズ３と光へラドフレーム１３との位置ずれ
は実線」で示すように極めて小さく抑えられる。

理想的な状態を考えると、レンズ駆動電流値信号１０３
を駆動アンプ２３の入力に加えることにより、レンズ位
置ずれ信号１０１の変動量を殆んど０にすることも可無
２なるが、実際にはアンプゲイン設定の誤差、アクチー
エータ特性のずれ等があり、厳密にレンズ位置ずれ信号
１０１の値を０にすることはできない。しかし、比較的
粗いゲイン設定を行ってもレンズ駆動電流値信号１０３
を使わない場合に比して、集束しｙズ３と光ヘツドフレ
ーム１３との位置ずれを】／１０程度に小はくすること
は容易に実現できる。

以上の如く本発明によれば光スポットを位置変動の大き
な情報トラックに追従させる場合、あるいは別の情報Ｙ
ラックに光スボクトを高速で移動させる場合のいずれに
おいても、光スポットを移動させるために動く集束レン
ズと、他の光学系、検出系をのせた光へラドフレームと
の位置ずれが極めて小さく抑えられ、高速かつ安定、高
精度のトラックアクセス、および高精度、安定なトラッ
ク追従動作を行う装置が実現でき、光デイスク装置にお
ける情報の記録、再生特性の向上、トラックアクセフ時
間の短縮等が可能となる。

なお、本説明文においては説明の都合上、光デイスク装
置における一部の例についてのみ述べたが、集束レンズ
による光スボントの集束制御が異った形状、形式の光ヘ
ッドを使う等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形
は可能なことは勿論であり、本発明の範囲は上記の例に
限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトラッキング制御装置の一実施例を示
すブロック図、＠２図ｆＡ）は４４３１図の装置のＦラ
ック追従動作時の各部の信号波形を示す図、第２図（１
３）は第１図の装置のトラック間移動動作時の各部の信
号波形を示す図である。 図中、１は記録担体、２はレンズアクチュエータ、３は
集束レンズ４はトラック位置ずれ検出器、５は半導体レ
ーザ、６はコリメートレンズ、７は偏光ビームスプリッ
タ、８は１／４波長板、９はハーフミラ−１１０はレン
ズ位置検出器、１１は反射鏡、１２は支持アーム、１３
は光ヘツドフレーム、１４はへノドアクチュエータ、２
０はレーザ駆動回路、２１は差動増幅器、２２は位相補
償フィルタ、２３は駆動アンプ、２４は差動増幅器、２
５は位相補償フィルタ、２６はモード切換スイッチ、２
７は駆動アンプ、２８は電流センスアンプ、２９はアク
セス制御回路を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転する円板状の記録担体に対し、し〜ザ光源よｐの光
   束を微小スポットに絞って照射し、情報の読み出しある
   いは記録を行なう光デイスク装置において、前記微小光
   スポットを記録担体の半径方向に移動させるために、レ
   ーザ光束を絞る集束レンズを移動させるレンズアクチー
   エータと、前記集束レンズ、レンズアクチュエータ、レ
   ーザ光源並びに情報の記録、読み出しのための光学部品
   および光検出器を一体にまとめた光ヘッドを記録担体の
   半径方向に移動させるヘッドアクチーエータと、前記光
   ヘッドに取シつけられ、前記光スポットの記録担体上の
   情報トラックに対する位置ずれを検出する光検出器と、
   前記光ヘッドに取りつけられ、前記集束レンズのレーザ
   光束中心に対する位置ずれを検出する位置検出器と、前
   記レンズアクチュエータに供給される電流値を検出する
   手段とを備え、前記レンズアクチュエータによって前記
   集束レンズを動かすことにより、記録担体上の情報トラ
   ックに前記微小光スポットを追従させあるいは情報トラ
   ック間の光スポットの移動を行なわせるとともに、前記
   へラドアクチュエータに前記集束レンズのンーザ光束中
   心に対する位置ずれに対応する電流と、前記レンズアク
   チュエータに供給される電流値に比例する電流を加算し
   て供給することによシ、前記集束レンズの動きに前記光
   ヘッドの動きを追従させ前記集束レンズのレーザ光、束
   中筋に対する位置ずれを小さく抑えるようにしたことを
   特徴とする光デイスク装置におけるトラッキング制御装
   置。