JPS6329326A - 光デイスク装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は元ディスク装置に係り、特に該装置のフォーカ
スサーボ特性を最も焦点ずれの少ない最適値に自動的に
調整し得るフォーカスサーボ機構（−関するものである
。

〔従来の技術〕

従来より、元ビームを用いたピックアップ再生素子を使
用する光ディスク装置では、フォーカス誤差信号により
、光ビームのスポットが情報記録面上において焦点位置
となるように、すなわち元ビームの焦点が記録面に結ば
れるように制御している。

このようなフォーカスサーボ回路の従来例を第６図に示
す。図において、１はレーザダイオード等の発光体、２
は該発光体ｌから出射された光ビーム、３はコリメート
レンズ、４はレーザビームを主スポットと補助スポット
とに分配するためのビームスプリッタ、５はプリズム、
６はλ／４板、７はトラッキングミラー、８は封切レン
ズ、９は記録面９ａが透明樹脂９ｂで覆われた情報記録
ディスク、１０は上記ディスク記録ｉ９ａに同心円状の
トラックを形成している突起状のピット、１１は上記対
物レンズ８′５ｒ：ディスク９の垂直方向に４動させる
フォーカスアクチェエータ、１２はディスク９で反射さ
れ、プリズム５で方向が変えられた反射光￥集光する円
筒レンズである。一方、１３は６分割された受光素子Ａ
、Ｄから成り、各受光素子Ａ−］）が上記円筒レンズ１
２からの入射光量に応じた大きさの＊流を出力する光検
知器、１４゜１５は該光検知器１３の受光素子Ｂ、Ｃか
らの出力′ｔＩＬ流を電圧ｉ；変換するための前置増幅
器、１６はこの両装置増幅器１４．１５の出力を加算し
てディスクに記録された情報信号工を形成する加算増幅
器である。また、１７は該前置増幅器１４゜１５の出力
の差を取ってフォーカス誤差信号を出力する差動増幅器
、１８はゲイン調整用のサーボ増幅器１９に付随するロ
ーパスフィルタ、２０はサーボ増幅器１９の出力を受け
てフォーカスアクチェエータ１１’、ｒ駆動する駆動回
路である。

次に上記装置のフォーカス制御の動作について説明する
。

発光体ｌから発せられたレーザビーム２は、コリメート
レンズ３．ビームスプリッタ４．プリズム５．λ／４板
６等の光学系を経て情報記録ディスク９に照射される。

そして、その反射光が対物レンズ８、トラッキングミラ
ー７、λ／４板６、プリズム５、及び円筒レンズ１２を
介して光検知器１３に導かれる。フォーカス制御は、こ
の光検知器１３（二人射した光のうち、受光素子８部分
、Ｃ部分に入射した光強度パターンの変化に応じて行な
われる。なお、このパターンの変化は円筒レンズ１２の
効果（＝よって生ずる。ここで、対物レンズ８の焦点距
離よりもディスク９が遠すぎる場合には、第２図（ａ）
に示されるように光検知器１３のＣ部分に入射する光量
が多く、反対にディスク９が近すざる場合には第２図（
Ｃ）（二示されるごとく光検知器１３のＢ部分に入射す
る光量が多くなる。

そして、ディスク９の記録面９ａｌ二光が集光された場
合には、第２図（ｂ）Ｅ示されるよう３１８部分とＣ部
分に入射する光量が均等となる。したがってＢ部分とＣ
ｍ分の出力差をとれば、スポットの合焦点からのずれに
応じた信号、即ちフォーカス誤差信号が得られる。

次にフォーカスサーボ機構について説明すると、光検出
器１３のＢ部分、Ｃ部分に入射した光の強ｅ（二応じて
出力されたｔ流は、前置増幅器１４゜１５で電圧に変換
される。そして、これらの増幅器１４．１５の出力は差
動増幅器１７によって演算され、焦点ずれを表わすフォ
ーカス誤差信号となる。このフォーカス誤差信号はロー
パスフィルタ１８及びサーボ増幅器１９でフォーカス制
御に最適なよう：二増幅、立相補償され１．駆動回路２
０へ印加される。そして、この駆動回路２０ζ二よりフ
ォーカスアクチュエータ１１が、駆動され、フォーカス
誤差信号Ｃ二従って、対物レンズ８をディスク９（二対
し＝ａな方向に移動し、元ビームのスポットが常に焦点
位置になるよう量」ａされる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、ディスク９は回転にともなって振動。

すなわち面振れが生じるととも（＝、その記録面９ａは
透明な樹脂９ｂで覆われた構造であるため、その中に気
泡あるいは不透明な異物が混入したり、表面に傷が生じ
ることがある。このような場合、気泡においては一種の
レンズ効果を起こし、ディスクの気泡部分での屈折率が
透明部分とは異なるため、元ビームの焦点が移動する。

このためフォーカス誤差信号が大きくなり、光ビームス
ポットが焦点位置になるよう働く。しかし、傷や不透明
異物の場合は、光強度分布を歪める現象を生じるため、
元ビームスポットが焦点位置をずれていないにもかかわ
らず、フォーカス誤差信号は大きくなり、光ビームスポ
ットを焦点位置へ戻そうと働く。しかしながら、実際（
：はスポットは焦点位置からずれていなかったため（−
、スポットは前述の操作（二よって、逆に焦点位置をは
ずれてしまい、再生特性は著しく低下する。

従って、このフォーカスサーボ機構のループゲイン調整
回路は、実際にスポットが焦点位置からはずれて、フォ
ーカス誤差信号が大きくなり検出できる外乱、つまりデ
ィスクの気泡や振動に対してはループゲイン？大きくす
ることで対処できるが、同様（：フォーカス誤差信号が
大きくなるが実際にはスポットが焦点位ｉｔをはずれて
いない外乱、つまりディスク上の傷や不透明異物に対し
そはループゲインを通常の外乱のないフォーカス制御時
よりも下げる方が望ましく、この場合通常のループゲイ
ンでは、このよっな外乱に対して外乱を助長してしまう
問題があった。

この発明は、かかる問題点を解消するためになされたも
ので、フォーカスサーボゲインを各棟の外乱に対して適
切な量に自動的（＝調整でさ、前述のような従来のルー
プゲイン調整回路の欠点を除去し、誤動作を未然に防ぐ
よう（二したフォーカスサーボ機構を備えた元ディスク
装置を提供すること！目的とする。

〔問題点全解決するための手段〕

この発明に係る元ディスク装置は、情報信号からフォー
カス誤差信号に含まれる外乱の種類！検出する外乱検出
手段と、この外乱検出手段の出力にもとづきフォーカス
サーボ機構のゲインを調整するゲイン調整手段を備えた
ものである。

〔作用〕

この発明においては、外乱検出手段（二より外乱の種類
、即ちその外乱がピックアップ素子の焦点位置ずれを生
じされるものか否かを検出し、ゲイン調整手段は、その
検出結果（二基づいて前記外乱に対応して、フォーカス
サーボ機構のゲインヲ調整し、自動的にサーボ特性を調
整する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図について説明する。

ここで本実施例を要約すれば、外乱の種類を検出して、
その外乱によりビームスポットが焦点位置からはずれて
、フォーカス誤差信号が大きくなるものか否かを判別し
、該判別結果に基づいて適切な罹性の信号？信号発生器
よりフォーカスサーボループ内の−Ｎ幅器に加算し、加
算後の信号によって快適なサーボ動作が得られるように
したものである。

以下、図面を参照して詳細な説明を行う。第１図は本発
明の一実施例によるフォーカスサーボ機構を備えた光デ
ィスク装置の概略を示すブロック図であり、第６図と同
一部分には同一符号！付してあり、その説明は省略する
。２１μ本願〇外乱検出手段に相当する振動・傷弁別回
路であり、その一実施例を示している。２２は加算増幅
器１６から出力される再生Ｆ７Ｉｔ報信号１の下側包絡
線を検出するボトム検波器、２３は上記再生情報信号Ｉ
の上側包絡線娶検出するピーク検波器、２４．２５は上
記それぞれのボトム検波器２２．ピーク検波器２３の出
力レベルの変ａ！検出するレベル検出器であり、前記各
検波器２２．２３及びレベル検出器２４．２５により再
生′ｌｆ報償号工のレベル変動を検出して外乱の積項を
弁別する振動・傷弁別回路２１！構成している。一方、
２６はフォーカス誤差信号の蓮性を判別する極性識別回
路、２７は前記振動・傷弁別回路２１からの出力と前記
極性識別回路２６の出力により、スイッチ２８を制御し
、同甑性あるいは逆ｉ性君号光生回路を選択する選択回
路、２９．３０はフォーカス誤差信号のレベル検出器３
１の出力より同極性信号パルス、あるいは逆極性信号パ
ルスを発生する信号発生器、３２はフォーカス誤差信号
１：上記スイッチ２８を介した信号パルス！加算する加
算増幅器であり、上記選択回路２７．スイッｆ　２８　
により、加算増幅器３２に前記外乱の種類に応じた最適
な値を印加し、ビームスポットが焦点位置よりはずれて
フォーカス誤差信号が大きくなるもの、即ち振動あるい
は気泡がある場合は、フォーカス誤差信号と同極性のパ
ルスを加算してサーボを強め、ビームスポットが焦点位
置にあるにもかかわらずフォーカス誤差信号が発生する
もの、即ち傷あるいはディスクに不透明異物がある場合
は、フォーカス誤差信号全相殺するパルス奢加算してサ
ーボを弱め、快適なサーボ動作が得られるようにしたも
ので、これにより本願のゲイン調整手段３３が構成され
ている。

次に動作について説明する。

制御ループの動作については従来の動作とほぼ同様であ
るのでここでは詳述を避け、外乱の株類の判別、即ち振
動・傷弁別回路２１及び信号発生器２９．３０の同極性
あるいは逆極性パルス音サーボループに加算することに
より、前記サーボループが安定になる動作（二ついて説
明する。

発光体１から出射されたレーザビームがディスク９に照
射され、その反射光が光検知器１３に到達するまでの動
作は従来と同様である。そして、元検矧器１３０Ｂ部分
、Ｃ部分；二人射した光の強度に応じた大きさで出力さ
れた電流は、前置増幅器１４．１５で電圧に変換され、
これら増幅器１４゜１５の出力は加算増幅器１６によっ
て加算され、ディスク９に記録された情報信号工を形成
する。

ここで、光検知器１３への入射光量は、トラックを形成
している突起状のピッ）１０では光ビームは乱反射する
ため少なく、それ以外のディスク鏡面上では出射光量の
大部分が反射されて返ってくるため≦二条い。第３図（
ａ）は、スポットの位置；二対する光反射強度を示し、
同図（ｂ）で示す主スポットβがトラック中心を追従し
ている際の入射光量がｐ点であり、その両側にいく（：
従って、即ちスポットがトラックからはずれるに従って
入射光景は増大する。なお、第３図（ｂ）のα、γは補
助スポットを示している。また同図に訃いては、ピット
１０ｔ２点鎖線で示しているが、該ピット１０はこの２
点鎖線に示す範囲内で断続的に形成されている。

そして、光ビームがトラック上を追従している際には、
主スポットβがビット上にある場合の最低入射光量と該
主スポットβが″ａ曲面上ある場合の最高入射光量とは
変化しない。即ち、情報信号の波形及びそのエンベロー
プは４４図（ａ）ｉ：、示すようになる。しかしながら
、外乱、ここでは振動及びディスク上の気泡がある場合
は、スポットが鏡面上にある場合の最高入射光量は変化
しないが、スポットがトラックからはずれた時、例えば
第３図（ｂ）で示すようにスポットβが矢印×方向に移
動した時、第３図（ａ）の矢印のように入射光量は増大
し、第４図（ｂ）で示すように、底辺部が欠損した情報
１言号エンベロープとなる。

これに対して、ディスク上に傷及び不透明異物がある場
合、その湯及び不透明異物が元強度分布を歪め、光検知
器１３への入射光量は減少する。

その減少比率はスポットβがピッ）１０上にある場合も
鏡面上にある場合も同一である。従って入射光量の絶対
量に比例してその変化量に変わるから、スポットβがビ
ット１０上（：ある場合の最低入射光量はあまり変化し
ないが、スポットβが鏡面上にある場合の最高入射光音
は著しく減少し、その情報信号エンベロープは第４図（
Ｃ）に示すような上部の欠損したものとなる。本実施例
は、以上のような外乱の種類に厄じて変化する情報信号
のエンベロープの変動を検出して、振動と傷の弁別を行
う一例を示している。

一般的に、サーボゲインを強めると振動に対して安定に
なり、サーボゲインを弱めると傷に対して安定であると
考えられ、相反する操作が必要となる。従って、前記の
回路構成により振動と傷の弁別が可能となるため、これ
らの信号を利用してサーボゲイン！強くしたり２弱くし
たりすることにより安定動作を形成できる。本実施例は
、この操作を従来の様にローパスフィルタの変更なしに
成し得たものであり、ローパスフィルタの複雑な定数算
出は不要となる。

先ず通常状悪から説明すると、スイｙ　ｙ−２８ｉ二よ
ってａＳ点つまり外乱名号が無い状態に接続され、スポ
ットが焦点位置を追従するの（二適したループゲインが
与えられている。次に加わった振動及びディスクの気泡
（：よって、スポットが焦点位置をはずれようとした場
合、大きなフォーカス誤差信号が発生し、この誤差１号
（二応じたサーボ駆動回路２０の出力が、はずれようと
する方向と逆方向に加わり、スポットが焦点位置からは
ずれるのを防止するよう動作する。それゆえ誤差信号と
同極性の信号パルスを加算することによって誤差信号を
模擬的に大きくし、サーボ駆動回路２０の出力もそれに
応じて大きくなり、はずれようとする逆方向に大きな力
が加わりスポットが焦点位置を追従するようになる。

次Ｃ二、傷あるいはディスクの不透明異物の場合は、ス
ポットが焦点位置（；あるにもかかわらず誤差信号が大
きくなり、あたかもスポットが焦点位ｔをはずれた状態
となり、スポットが焦点位置をはずれてしまう。それゆ
え、誤差信号と逆極性の信号を加算することによって誤
差信号を模擬的に相殺すること１；より、通常の動作に
近い状態となるので、スポットが急激に焦点位置からは
ずれたりすることはなくなる。以上が各々の外乱（二対
するサーボ系の概略動作である。

次に、第５図（二加算増幅器３２に訃ける入力時と出力
時のフォーカス誤差信号の波形図を示して具体的に説明
する。

もほぼ％Ｑ／／に近い状態になっている。第５図（ｋ）
）の振動等の外乱が加わった場合には、ボトム検波器２
２の出力信号及びフォーカス誤差極性識別回路２６と選
択回路２７で、スイッチ２８の接点Ｃを選択し、フォー
カス制調用の差動増幅器１７の出力（実線）と適当な値
の同極性信号（破線）を加算増幅器３２の人力に加算す
る。加算増幅器３２の出力信号は実線と破線の刀Ω鼻と
なり、フォーカス誤差信号は見かけと大きくなり、サー
ボゲインが強められる。

一方、第５図（Ｃ）の傷等が存在する場合には、ピーク
検波器２３の出力信号及びフォーカス誤差極性識別回路
２６と選択回路２７でスイッチ２８の接点すを選択し、
フォーカス制御用の差動増幅器１７の出力（実線）と逆
極性信号（破線）を加算増幅器３２の入力に加算する。

加算増幅器３２の出力信号は実線と破線の加算となり、
フォーカス誤差信号は見かけ上１ＯＮに近くなって通常
の動作に近い状態になり、スポットが合焦点位置から外
れたりすることはなくなる。

ここで、フォーカス誤差極性識別回路２６がスイッチ２
８を選択する土で必要な理由は、振動又は傷が存在する
している状態で光ビームが第２図の（ａ）又は（Ｃ）の
どちらかにあるかによってフォーカス誤差信号の極性が
変わるためである。フォーカス誤差言号の極性と外乱の
種類（二よって、同相又は逆相信号のいずれを加算する
か！選択するものである。

なシ、上記実施例では、振動又は気泡等及び傷又は異物
等の画外乱に対して夫々ゲイン？制関するようにしたが
、予めゲイン￥読め又は低めに設定して上記のいずれか
の外乱に対してのみゲインを制御するようにしてもよい
。

煩；・ また、上記実施例では、振動及び傷による信号″、・ パルスの大きさく長さ）が固定されたものを示したが、
各々の種類によって大きさを変えても良く、更に誤差信
号に応じた信号パルスを発生させても良い。

また、加算する信号パルスはサーボループのどの増幅器
でも良く、その場合は信号パルスのレベルに注意すべき
ことは言うまでもない。

以上のような実施例によっても上述した実施例と同様の
効果が得られるのは勿論である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、情報信号からフォー
カス誤差信号に含まれる外乱の種類！検出する外乱検出
手段と、この外乱検出手段の出力にもとづきフォーカス
サーボ機構のゲインを調整するゲイン調整手段を備えて
、ローパスフィルタ等のり雑な定数算出なしにサーボゲ
インを自動調整するようにしたので、煩雑な繰作をする
ことなく、外乱に対して常に安定したフォーカス制御が
行なえるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック構成図、第
２図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）はフォーカス制御にお
ける光検知器の原理ン説明するための図、第３図（−）
。 φ）は光ビームの移動による入射光前の変移を説明する
ための図、第４図はこの発明の外乱検出手段の一実施例
の作用暑説明するための図、第５図は実施例における加
算増幅器の入力及び出力時におけるフォーカス誤差信号
の波形図、処６図は従来例のブロック構成図である。 ８・・・対物レンズ（光学手段）、９・・・ディスクＱ
己憶媒体）、１１・・・フォーカスアクチェエータ、１
３・・・光検知器、１６・・・加算増幅器、１７・・・
差動増幅器、１８・・・ローパスフィルタ、１９・・・
サーボ増幅器、２０・・・駆動回路、２１・・・振動・
傷升別回路（外乱検出手段）、２２．２３・・・ボトム
、ピーク検波器、２４，２５．３１・・・Ｖペル検出器
、２６・・・極性識別回路、２７・・・選択回路、２８
・・・スイッチ、２９．３０・・・同相、逆相信号発生
器、３２・・・力Ω年増幅器、３３・・・ゲイン調整手
段。 な２、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）焦点位置の調整可能な光学手段を介して、情報が
   光学的に記録された記録媒体に光を集光し、その反射光
   より該記録媒体に記録された情報信号を得るとともに焦
   点位置の誤差量に対応するフォーカス誤差信号を得て、
   このフォーカス誤差信号にもとづきフォーカスサーボ機
   構を介して上記光学手段の焦点位置を自動的に調整する
   ようにした光ディスク装置において、 上記反射光より得られた情報信号から上記フォーカス誤
   差信号に含まれる外乱の種類を検出する外乱検出手段と
   、この外乱検出手段の出力にもとづき上記フォーカスサ
   ーボ機構のゲインを調整するゲイン調整手段を備えたこ
   とを特徴とする光ディスク装置。
2. （２）外乱検出手段は情報信号の下側包絡線を検出する
   ボトム検波器とその出力レベルを検出するレベル検出器
   を備えて成り、ゲイン調整手段はフォーカス誤差信号と
   同相の信号パルスを発生する信号発生器と、上記フォー
   カス誤差信号にスイッチを介して上記信号発生器の出力
   を加算する加算増幅器と、上記レベル検出器の出力にも
   とづき上記スイッチのオン・オフを選択する選択回路か
   ら成り、実際の焦点位置に影響を与える外乱を検出して
   フォーカス誤差信号と同極性の信号パルスを該フォーカ
   ス誤差信号に加算するようにしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の光ディスク装置。
3. （３）外乱検出手段は情報信号の上側包絡線を検出する
   ピーク検波器とその出力レベルを検出するレベル検出器
   を備えて成り、ゲイン調査手段はフォーカス誤差信号と
   逆相の信号パルスを発生する信号発生器と、上記フォー
   カス誤差信号にスイッチを介した上記信号発生器の出力
   を加算する加算増幅器と、上記レベル検出器の出力にも
   とづき上記スイッチのオン・オフを選択する選択回路か
   ら成り、実際の焦点位置に影響を与えない外乱を検出し
   てフォーカス誤差信号と逆極性の信号パルスを該フォー
   カス誤差信号に加算するようにしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の光ディスク装置。
4. （４）外乱検出手段は情報信号の下側包絡線を検出する
   ボトム検波器と上側包絡線を検出するピーク検波器とそ
   れらの出力レベルを検出するレベル検出器を備えて成り
   、ゲイン調整手段はフォーカス誤差信号の極性を識別す
   る極性識別回路と、フォーカス誤差信号と同相及び逆相
   の信号パルスを発生する信号発生器と、上記フォーカス
   誤差信号にスイッチを介した上記各信号発生器の出力を
   加算する加算増幅器と、上記各レベル検出器及び極性識
   別回路の出力にもとづき上記スイッチの切換えを選択す
   る選択回路から成り、実際の焦点位置に影響を与える外
   乱と与えない外乱とを検出して、それぞれの外乱に対応
   してフォーカス誤差信号と同一性又は逆極性の信号パル
   スを該フォーカス誤差信号に加算するようにしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ディスク装置
   。