JPH01290130A - 光ディスク装置のフォーカスサーボ制御方法 - 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】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術（第５図） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（第１図） 作用 実施例 （ａ）一実施例の構成の説明（第２図、第３図）（ｂ）
一実施例の動作の説明（第４図）（Ｃ）他の実施例の説
明 発明の効果 〔概要〕 光ディスク装置の光学ヘッドの照射光のフォーカス位置
を制御するフォーカスサーボ制御方法に関し、 光ディスクのインナー側で発振を起すことなく、アウタ
ー側の面振れ追従性を改善することを目的とし、 光ディスクに対し光ビームを照射し、該光ディスクから
の光を受光して受光信号を得る光学ヘッドと、該受光信
号からフォーカスエラー信号を求め、フォーカスエラー
信号に基づいて該光学ヘッドの焦点位置を制御するフォ
ーカスサーボ制御部と、該光学ヘッドを該光ディスクに
対し移動するヘッド移動部とを有する光ディスク装置に
おいて、該光学ヘッドの光ビームの該光ディスクの中心
からの距離に応じて、該フォーカスサーボ制御部のゲイ
ンを変化するようにした。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、光ディスク装置の光学ヘッドの照射光のフォ
ーカス位置を制御するフォーカスサーボ制御方法に関す
る。

光ディスク装置は、トラック間隔を数ミクロンとするこ
とができるため、大容量記憶装置として注目を浴びてい
る。

このような光ディスク装置では、光ビームのフォーカス
位置を最適に制御することが、リード及びライト特性を
良好に保つ上で必要であり、特に光ディスクのインナー
側でもアウター側でも充分光ディスクに追従できるフォ
ーカスサーボ制御技術が求められている。

〔従来の技術〕

第５図は従来技術の説明図である。

光ディスク装置は、第５図（Ａ）に示す如く、モータ１
ａによって回転軸を中心に回転する光ディスク１に対し
、光学へラド２が光ディスク１の半径方向に図示しない
モータによって移動位置決めされ、光学ヘッド２による
光ディスク１へのリード（再生）／ライト（記録）が行
われる。

一方、光学ヘッド２は、光源である半導体レーザ２４の
発光光をレンズ２５、偏光ビームスプリッタ２３を介し
対物レンズ２０に導き、対物レンズ２０でビームスポッ
ト（スポット光）ＢＳに絞り込んで光ディスク１に照射
し、光ディスクｌからの反射光を対物レンズ２０を介し
偏光ビームスプリッタ２３より４分割受光器２６に入射
するように構成されている。

このような光ディスク装置においては、光ディスクエの
半径方向に数ミクロン間隔で多数のトラック又はビット
が形成されており、若干の偏心によってもトランクの位
置ずれが大きく、又光ディスク１のうねりによってビー
ムスポットの焦点位置ずれが生じ、これらの位置ずれに
１ミクロン以下のビームスポットを追従させる必要があ
る。

このため、光学へラド２の対物レンズ２０を図の上下方
向に移動して焦点位置を変更するフォーカスアクチュエ
ータ（フォーカスコイル）２２と、対物レンズ２０を図
の左右方向に移動して照射位置をトラック方向に変更す
るトラックアクチュエータ（トラックコイル）２１が設
けられている。

又、これに対応して、受光器２６の受光信号からフォー
カスエラー信号ＦＥＳを発生し、フォーカスアクチュエ
ータ２２を駆動するフォーカスサーボ制御部４と、受光
器２６の受光信号からトラックエラー信号ＴＢＳを発生
し、トラックアクチュエータ２１を駆動するトラックサ
ーボ制御部３が設けられている。

フォーカスサーボ制御の原理は、第５図ＣＢ）の如く、
光ディスク１の記録面に光ビームＢＳの焦点が合ってい
る場合を１、前後に焦点がずれている場合をｆ２、ｒｌ
とすると、第５図（Ｃ）に示す如く、受光器２６の４分
割受光面２６ａ〜２６ｄでの反射光量分布が異なること
を利用して、フォーカス位置を検出するものである。

即ち、焦点位置が１１の遠い場合は、第５図（Ｃ）の右
側の受光量分布に示す如く、下半分の受光面２６ｂ、２
６ｄに受光し、焦点位置が合焦の［の場合は、第５図（
Ｃ）の中央に示す如く、全ての受光面２６ａ〜２６ｄに
受光し、焦点位置がｒ２の近い場合は、第５図（Ｃ）の
左側に示す如く、上半分の受光面２６ａ、２６ｃに受光
する。

従って、各受光面２６ａ〜２６ｄの出力ａ　−ｄから、 によって、フォーカスエラー信号ＦＥＳをえることがで
き、第５図（Ｄ）のＳ字状の信号が得られる。

即ち、ＦＥＳ＝０が合焦点であり、合焦点から離れるに
つれて、レベルが大となる。

従って、フォーカスエラー信号ＦＥＳによって、フォー
カスアクチュエータ２２を駆動し、対物レンズ２０を上
下に駆動すれば、光ディスクｌのうねりにかかわらず、
サブミクロンオーダーで光ディスク１の記録面に照射光
の焦点を追従させることができる。

このようなフォーカスサーボ制御部４のゲインは、従来
は、光ディスクｌのインナー、アウターにかかわらず一
定であり、スピンドル軸からの振動の影響を受は易く、
ライト条件もシビアなインナー側のサーボゲインを採用
していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような従来技術では、光ディスク１のインナー側で
は、スピンドルモータの振動や、光学ヘッド２が発生す
るサーボメカニズムの振動がスピンドル軸（回転軸）を
通して光ディスク１に伝わり、共振ループが形成され易
いことから、サーボゲインを大とすると発振し、サーボ
ゲインを発振しない程度の小としかできなかった。

ところで、光ディスク１のアウター側では、光ディスク
１の面振れが大きく、面振れに追従できるようフォーカ
スサーボ制御する必要があるが、インナー側の条件でサ
ーボゲインが制約されているので、面振れに十分フォー
カスが追従できないという問題が生じていた。

又、転送レートを早くするため、ディスクの回転速度を
速くすると、面振れの加速度が速くなり、面振れ追従が
一層困難となり、ディスクの回転速度を上げて、転送レ
ートを早くすることができないという問題もあった。

本発明は、光ディスクのインナー側で発振を行すことな
く、アウター側の面振れ追従性を改善しうる光ディスク
装置のフォーカスサーボ制御方法を提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理図である。

本発明は、第１図に示すように、光ディスクｌに対し光
ビームを照射し、該光ディスクＩからの光を受光して受
光信号を得る光学ヘッド２と、該受光信号からフォーカ
スエラー信号を求め、フォーカスエラー信号に基づいて
該光学へラド２の焦点位置を制御するフォーカスサーボ
制御部４と、該光学へラド２を該光ディスク１に対し移
動するヘッド移動部７とを有する光ディスク装置におい
て、該光学へラド２の光ビームの該光ディスク１の中心
からの距離に応じて、該フォーカスサーボ制御部４のゲ
インを変化するようにしたものである。

〔作用〕

本発明は、光ディスクＩの中心からの距離に応じてフォ
ーカスサーボゲインを変化させているので、インナー側
では発振の生じないゲインで、アウター側では面振れに
十分追従できるゲインでフォーカスサーボ制御できる。

〔実施例〕

（ａ）　　一実施例の構成の説明 第２図は本発明の一実施例構成図である。

図中、第１図及び第５図で示したものと同一のものは同
一の記号で示しである。

５は制御部であり、マイクロプロセッサで構成され、フ
ォーカスサーボ制御部４のサーボ制御動作及びトラック
サーボ制御部３（第５図＜Ａ）参照）のサーボ制御動作
と後述する移動モータによって光学へラド２の移動を制
御するものである。

６ａはＲＦ作成回路であり、４分割受光器２６の出力ａ
　−ｄからＲＦ倍信号読取信号）ＲＦＳを作成するもの
、６ｂは増幅回路であり、４分割受光器２６の出力ａ　
−ｄを増幅し、サーボ出力ＳＶａ　−％−Ｓ　Ｖ　ｄを
出力するものである。

７ａはステップモータ（移動モータ）であり、光学へラ
ド２を光ディスクｌの径方向に移動するためのもの、７
ｂは駆動回路であり、制御部（以下ＭＰＵという）５の
指示によってステップモータ７ａを指定ステップ駆動す
るものである。

４０はＦＥＳ作成回路であり、増幅器６ａのサーボ出力
Ｓ　Ｖ　ａ　−Ｓ　Ｖ　ｄからフォーカスエラー信号Ｆ
ＥＳを作成するもの、４１は全信号作成回路であり、サ
ーボ出力Ｓ　Ｖ　ａ　−Ｓ　Ｖ　ｄを加え合わせ全反射
レベルである全信号ＤＳＣを作成するもの、４２はＡ　
Ｇ　Ｃ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｇａ１ｎ　Ｃｏｎｔｒｏ
ｌ）回路であり、フォーカスエラー信号ＦＥＳを全信号
（全反射レベル）ＤＳＣで割り、全反射レベルを参照値
としたＡＧＣを行うものであり、照射ビーム強度や反射
率の変動補正をするものである。

４３ａはゼロクロス検出器であり、フォーカスエラー信
号ＦＥＳのゼロクロス点を検出し、ＭＰＵ５ヘフオ一カ
スゼロクロス信号ＦＺＣを出力するもの、４３ｂはオフ
フォーカス検出回路であり、フォーカスエラー信号ＦＥ
Ｓがプラス方向の一定値ＶＯ以上になった及びマイナス
方向の一定値−Ｖｏ以下になったこと、即ちオフフォー
カス状態になったことを検出してオフフォーカス信号Ｆ
Ｏ８をＭＰＵ５へ出力するもの、４４は位相補償回路で
あり、ゲインを与えられたフォーカスエラー信号ＦＥＳ
を微分し、フォーカスエラー信号ＦＥＳの比例骨と加え
、高域の位相を進ませるものである。

４５はサーボスイッチであり、ＭＰＵ５のサーボオン信
号ＳＶＳのオンで閉じ、サーボループを閉じ、オフで開
き、サーボループを開くもの、４６は反転アンプであり
、サーボスイッチ４５の出力を反転するもの、４７はパ
ワーアンプであり、反転アンプ４６の出力を増幅して、
フォーカスアクチュエータ２２にフォーカス駆動電流Ｆ
ＤＶを出力するものである。

４８はデジタル・アナログ・コンバータ（ＤＡＣ）であ
り、ＭＰＵ５からのサーボゲインＦＳＧをアナログ量に
変換して、・ＡＧＣ回路４２のゲインを可変にするため
の電圧を出力するものである。

５０はゲインテーブルであり、光ディスク１のシリンダ
（トラック）アドレスに応じたサーボゲインＦＳＧを格
納しておくものである。

第３図は本発明の一実施例要部構成図である。

図中、第２図で示したものと同一のものは同一の記号で
示してあり、ＦＥＳ作成回路４０は、サーボ出力ＳＶａ
とＳＶｃを各々入力抵抗ｒ１、ｒ３を介し加算する加算
アンプ４００と、サーボ出力ｓｖｂとＳＶｄを各入力抵
抗ｒ２、ｒ４を介し加算する加算アンプ４０１と、加算
アンプ４００の出力（ＳＶａ十５Ｖｃ）から加算アンプ
４０１の出力（ＳＶｂ＋５Ｖｄ）を差し引く加算アンプ
４０２とを含み、加算アンプ４０２からフォーカスエラ
ー信号ＦＥＳ　（＝　（ＳＶａ＋５Ｖｃ）−（ｓｖｂ＋
５ｖａ））を出力する。

全信号作成回路４１は、各サーボ出力ＳＶａ〜ＳＶｄを
入力抵抗ｒ５〜ｒ８を介し加算する加算アンプ４１０を
含み、全反射レベル信号ＤＯ３（＝ＳＶａ＋ＳＶｂ＋Ｓ
Ｖｃ＋５Ｖｄ）を出力する。

ＡＧＣ回路４２は９、フォーカスエラー信号ＦＥＳが人
力される第１のオペアンプ４２０と、第１のオペアンプ
４２０の出力に応じて、第１のオペアンプ４２０の入力
側を分圧制御する第１のＦＥＴ（電界効果トランジスタ
）４２１と、全反射レベル信号ＤＣ３が人力され、ＦＥ
Ｔ４２１を制御する第２のオペアンプ４２２と、第２の
オペアンプ４２２の入力側を分圧制御する第２のＦＥＴ
４２３とを含み、オペアンプ４２２の出力である全反射
レベル信号ＤＯ３とＤＡＣ４８のゲイン電圧信号によっ
て第１のＦＥＴ４．２１を制御し、オペアンプ４２０の
ゲインを制御して、オペアンプ４２０の出力から（ＦＥ
Ｓ／ＤＯ３）のＡＧＣされたフォーカスエラー信号ＦＥ
Ｓを得るものであり、第２のＦＥＴ４２３は、第１のＦ
ＥＴ４２１の非直線特性を補償し、リニア特性を持たせ
るために設けられている。

（ｂ）　　一実施例の動作の説明 第４図は本発明の一実施例動作説明図である。

ＭＰＵ５には、第４図のようなトラックアドレスとその
ゲインＧの対照テーブルであるゲインテーブル５０が設
けられている。

この例では、光ディスクｌのアウター側から０トラツク
として最大を１７０００トラツクとした場合に、３００
０　）ラックづつ６ツのゾーンに分け、各ゾーンのゲイ
ンをＧ　１−Ｇ　ｅとしている。

この場合、インナー側のゾーン（１５０００〜１７００
０１−ラック）のゲインＧ６は、発振が生じない最も小
さいゲインに設定されており、アウター側のゾーン（０
〜３０００　）ラック）のゲインＧ１は、面振れに追従
できるよう最も大きいゲインに設定されている。

ＭＰＵ５は、光学へラド２の光ビームの位置を内蔵する
現在位置レジスタによって監視している。

シーク命令が到来すると、ＭＰＵ５は、駆動回路７ｂを
介しステップモータ７ａを駆動して、光学へラド２を目
標トラックに移動せしめる。

ＭＰＵ５は、目標トラック近傍に達すると、ステップモ
ータ７ａの駆動を停止し、ゲインテーブル５０から目標
トラックに対応するゾーンのサーボゲインを取り出し、
ＤＡＣ４８へ出力する。

これによってＡＧＣ回路４２のＡＧＣゲインは、ＤＡＣ
４ＢからのサーボゲインＦＳＧに従って変化する。

例えば、光ディスク１のインナー側では、サーボゲイン
ＦＳＧが小のため、ＡＧＣゲインは小となり、アウター
側では、サーボゲインＦＳＧが大のため、ＡＧＣゲイン
は大となる。

サーボオン状態では、フォーカスエラー作成回路４０の
フォーカスエラー信号ＦＥＳがＡＧＣ制御され、位相補
償回路４４で位相補償され、サーボスイッチ４５を介し
反転アンプ４６に入り、フォーカスサーボ信号としてパ
ワーアンプ４７よりアクチュエータ２２を駆動する。

従って、光ディスク１の各ゾーンに最適なサーボゲイン
ＦＳＧでフォーカスサーボ制御が行われ、特にインナー
側では発振を起こさない小ゲインで、アウター側では面
振れに追従できる大ゲインでサーボ制御され、発振を生
ぜず且つ面振れにも追従できるフォーカスサーボ制御が
実現でき、光ディスクの回転速度を速くし、転送レート
の向上も計れる。

（Ｃ）　　他の実施例の説明 上述の実施例では、ＤＡＣ４８を介してサーボゲインを
与えることによって、種々の値のゲインを自由に付与で
きるようにしているが、複数の値のゲインを付与できる
電圧発生部を設け、ＭＰＵ５がゲインに応じて出力電圧
を選択するようにしてもよい。

又、ゾーンを６つに分け６つの値のゲインを用いている
が、必要に応じ何種類でもよく、要するに２つ以上であ
ればよい。

更に、ゲインの切換えのタイミングは、シーク時やオン
トラック時のゲインを変更する必要が生じたときに行え
ばよい。

以上本発明を実施例により説明したが、本発明は本発明
の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明からこれ
らを排除するものではない。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、光ディスクのアク
セス位置の中心からの距離に応じた最適なフォーカスサ
ーボゲインとすることができ、光ディスク上の全ての点
で最適なフォーカスサーボゲインかえられるから、アウ
ター側での面振れ追従性の向上とともに回転速度の向上
が実現できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の一実施例構成図、 第３図は本発明の一実施例要部構成図、第４図は本発明
の一実施例動作説明図、第５図は従来技術の説明図であ
る。 図中、１−光ディスク、 ２−光学ヘッド、 ４−フォーカスサーボ制御部、 ７−ヘッド移動部。 本＃５明のＸｉＬ口 第１ｔ！１ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ディスク（１）に対し光ビームを照射し、該光
   ディスク（１）からの光を受光して受光信号を得る光学
   ヘッド（２）と、 該受光信号からフォーカスエラー信号を求め、フォーカ
   スエラー信号に基づいて該光学ヘッド（２）の焦点位置
   を制御するフォーカスサーボ制御部（４）と、 該光学ヘッド（２）を該光ディスク（１）に対し移動す
   るヘッド移動部（７）とを有する光ディスク装置におい
   て、 該光学ヘッド（２）の光ビームの該光ディスク（１）の
   中心からの距離に応じて、該フォーカスサーボ制御部（
   ４）のゲインを変化するようにしたことを 特徴とする光ディスク装置のフォーカスサーボ制御方法
   。