JPH03209633A - 焦点制御の引き込み方法及び装置 - 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、光デイスク装置の対物レンズを駆動して光ビ
ームの焦点を光ディスクの記録面に結ばせるフォーカス
制御系における焦点制御の引き込み方法及び装置に関す
るものである。

従来の技術 第５図は光デイスク装置に使用された従来の焦点制御の
引き込み装置を含むフォーカス制御系を示すブロック図
である。１は光検出器で４個に分割されている。１１及
び１２は光検出器１のそれぞれの対角線上の検出領域の
出力を加算し電流を電圧に変換する電流／電圧変換器（
以下、Ｉ／ｖ変換器と記す。）である。２はＩ／Ｖ変換
器１１及び１２の出力の差をとる差動増幅器である。尚
、差動増幅器２の出力はビームの焦点位置とディスクの
記録面とのずれ量を示すフォーカスエラー信号（以下、
ＦＥ倍信号記す。）となる。差動増幅器２の出力はフォ
ーカス制御系を安定化させるための位相補償回路３に送
られる。位相補償回路３の出力はフォーカス制御系をオ
ン又はオフさせるスイッチ４を介して加算回路力１３に
送られる。

加算回路１３は入力信号を加算し出力する。加算回路１
３の出力は電力増幅回路５を介しアクチュエータ６に送
られる。アクチュエータ６は光ヘッドの対物レンズを移
動させるアクチュエータである。

上述したフォーカス制御の引き込みについて以下説明す
る。

７は差動増幅器２の出力のゼロクロスを検出するゼロク
ロス検出回路で、ゼロクロスを検出するとスイッチ４に
ハイレベルの信号を送りスイッチ４を閉じ、スイッチ９
にローレベルの信号を送りスイッチ９を開く。尚、ゼロ
クロスを検出する期間は信号発生回路８のＢ端子の出力
がハイレベルの期間である。マイクロコンピュータ１０
（以下、マイコンと記す。）は引き込み動作の開始を信
号発生回路８及びゼロクロス検出回路７のＤ端子に出力
する。信号発生回路８は焦点引き込み時にアクチュエー
タ６を移動させるための電圧をＡ端子より出力し、スイ
ッチ９及び加算回路１３を介し電力増幅回路５に印加す
る。

次に第６図のタイミングチャートを用いてフォーカス引
き込み動作を説明する。波形（ａ）はマイコン１０の出
力を示す。又、波形（ｂ）は信号発生回路８のＡ端子の
出力を、波形（Ｃ）はビームの焦点位置を、波形（ｄ）
はＦＥ倍信号、波形（ｅ）は信号発生回路８のＢ端子の
出力を、波形（ｆ）はゼロクロス検出回のＡ端子の出力
を、波形（ｇ）はゼロクロス検出回路のＢ端子の出力を
それぞれ示す。

波形（ａ）の時間１０に引き込み指令信号がハイレベル
になると、ゼロクロス検出回路７は波形（ｆ）及び（ｇ
）に示すようにＢ端子をハイレベルにしスイッチ４を開
き、Ａ端子をローレベルにしスイッチ９を閉じる。又、
信号発生回路８は波形（ｂ）に示す電圧を発生し、この
電圧に応じてアクチエータ６は駆動され、対物レンズは
記録面の方向に近付く。時間ｔ１で焦点位置は記録面と
一致し、さらに対物レンズは移動し時間ｔ２で停止する
。時間ｔ２で信号発生回路８は波形（ｇ）に示すように
ゼロクロス検出指令信号をハイレベルとする。時間ｔ２
以後、信号発生回路８の電圧値は低下し対物レンズは記
録面に向かって低速で接近する。このとき、記録面から
の反射光は光検出器１で受けられ、Ｉ／Ｖ変換器１１及
び１２で変換され、差動増幅器２により波形（ｄ）に示
すＦＥ倍信号生成される。ＦＥ倍信号波形（ｄ）に示す
ように時記録面と焦点位置が一致する時間ｔ３に合焦点
を示しゼロクロスする。このとき、ゼロクロス検出回路
７はＡ端子をハイレベルにしスイッチ４を閉じ、Ｂ端子
をローレベルにしてスイッチ９を開く。よって、フォー
カス制御系が動作吠態となる。

ところで、フォーカス制御を安定に引き込むためにはい
くつかの条件を溝たさなければならない。

最も重要な条件は、制御系を閉じる場合の焦点位置と記
録面の相対速度である。この速度は光検出器１の検出範
囲やフォーカス制御系のゲイン等により制約され、ある
速度以上では引き込み不可能となる。したがって、制御
系を閉じるときの相対速度が引き込みの限界速度を越え
ないように信号発生回路８の電圧を徐々に減少させる必
要がある。

発明が解決しようとする課題 従来の焦点引き込み装置においてアクチュエータ６は入
力信号にしたがって動く必要があるが実際には摩擦など
の影響により、入力信号が一定のレベル以下では動かず
そのレベルを越えると急激に動き出す。よって、記録面
と焦点位置が一致する時点の速度は設定した相対速度以
上になってしまい引き込みに失敗する場合があった。

又、ディスクの回転数が高くなるとディスクの面振れ速
度が高くなり、対物レンズを低速に制御できたとしても
、相対速度が大きくなりフォーカス引き込みが困難であ
った。

本発明は上述した従来の欠点に鑑みてなされたものであ
り、摩擦等により相対速度が高くなった場合でも安定に
焦点引き込み可能な焦点制御の弓き込み方法及び装置を
提供することである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の焦点制御の引き込み
方法及び装置は、ディスクの記録面より信号を再生する
光ビームの焦点位置と記録面とのずれ量を検出する焦点
ずれ検出手段と、前記焦点位置を記録面に垂直な方向に
駆動する移動手段と、前記焦点位置が記録面上にあるよ
うに前記移動手段を制御するフォーカス制御手段と、前
記移動手段により前記焦点位置を予め駆動した時の前記
焦点ずれ検出手段の出力の振幅に応じて前記焦点ずれ検
出手段の出力を記録面と前記焦点位置の相対速度に変換
する相対速度検出手段と、前記相対速度検出手段の出力
が所定の値になるように前記移動手段を制御する速度制
御手段と、前記速度制御手段により前記焦点位置を記録
面に近づけた後に前記フォーカス制御手段を動作させる
切り換え手段とを備えたものである。

又、ディスクの記録面より信号を再生する光ビームの焦
点位置と記録面とのずれ量を検出する焦点ずれ検出手段
と、前記焦点位置を記録面に垂直な方向に駆動する移動
手段と、前記焦点ずれ検出手段の出力に基づいて記録面
上に前記焦点位置があるように前記移動手段を制御する
フォーカス制御手段と、前記焦点ずれ検出手段の出力よ
り記録面と前記焦点位置の相対速度を検出する相対速度
検出手段と、前記焦点位置と記録面の距離に対する前記
焦点ずれ検出手段の出力の変化が所定の値以下となる領
域を検出する領域検出手段と、前記相対速度検出手段の
出力が所定の値になるように前記移動手段の速度を制御
すると共に前記領域検出手段の信号に応答して制御ルー
プを開放する速度制御手段と、前記速度制御手段により
前記焦点位置を記録面に近づけた後に前記フォーカス制
御手段を動作させる切り換え手段とを備えたものである
。

作用 本発明は相対速度検出手段の出力に基づいて相対速度が
所定の値になるように制御するため、記録面と焦点位置
が一致する時点の相対速度を所定の相対速度にすること
ができる。

又、移動手段により焦点位置を予め駆動した時の焦点す
れ検出手段の出力の振幅に応じて焦点すれ検出手段の出
力を記録面と焦点位置の相対速度に変換するため、記録
面の反射率が異なっても正確に相対速度の検出ができる
。又、焦点位置と記録面の距離に対する焦点ずれ検出手
段の出力の変化が所定の値以下となる領域を検出し移動
手段の速度を制御する制御ループを開放するため、ノイ
ズ等の影響により相対速度の検出誤差が大きくなる領域
で速度制御が不安定となることを防止できる。

従って極めて安定なフォーカス引き込みを行うことが出
来る。

実施例 以下本発明の一実施例の焦点制御の引き込み装置につい
て、図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の実施例における焦点制御の引き込み装
置を含むフォーカス制御系のブロック図を示すものであ
る。符号１から６及び１０から１２は第５図の従来の装
置と同様であるので説明を省略する。

差動増幅器２の出力は切り換え回路２７の工端子、乗算
回路３１のＡ端子及び振幅検出回路２６のＡ端子に送ら
れる。乗算回路３１は入力信号を乗算し出力する。乗算
回路３１のＢ端子には振幅検出回路２６の出力が送られ
ている。振幅検出回路２６はＦＥ倍信号振幅がディスク
の記録面の反射率の差等により異なるため、ＦＥ倍信号
振幅を正規の反射率での振幅に補正する為の係数値を、
信号発生回路２８のＢ端子がハイレベルの期間にＡ端子
に入力されるＦＥ倍信号り検出し出力する。

よって、乗算回路３１の出力は正規の振幅に補正された
ＦＥ倍信号なる。相対速度検出回路２１は正規化された
ＦＥ倍信号り焦点位置と記録面の相対速度を検出し、減
算回路２２と演算回路２９のＢ端子に送る。尚、相対速
度検出回路２１は切り換え回路２７のＡ端子のレベルに
よって相対速度検出の動作を切り換えている。減算回路
２２は目標速度設定回路３０の出力から相対速度検出回
路２１の出力を減算し、スイッチ２３に送る。演算回路
２９はＡ端子がハイレベルになると直前のＢ端子に入力
される相対速度に基づいて演算し、演算結果をスイッチ
２４に送る。切り換え回路２７はＢ端子にマイコン１０
より引き込み動作の開始を指令するハイレベルの信号が
送られるとＤｌＥ。

Ｆ端子をローレベルとしスイッチ２４．２３．４を開き
、Ｃ端子をハイレベルとしスイッチ２５を閉しる。又、
Ｈ端子にハイレベルの信号が入力されると、■端子に入
力されるＦＥ倍信号たはＣ端子に入力される正規化され
たＦＥ倍信号応じてＤｌＥ、　　Ｆ端子の何れかをハイ
レベルに切り換える。

信号発生回路２８はＤ端子にマイコン１０より引き込み
動作の開始を指令するハイレベルの信号が送られるとア
クチュエータ６を移動させる電圧をＡ端子よりスイッチ
２５に送る。　　加算回路３３は入力信号を加算し電力
増幅回路５に送る。アクチュエータ６は電力増幅回路５
の出力に応じて駆動される。

次に第２図のタイミングチャートを用いてフォーカス引
き込み動作を説明する。波形（ａ）はマイコン１０の出
力を示す。又、波形（ｂ）は信号発生回路２８のＡ端子
の出力を、波形（ｃ）はビームの焦点位置を、波形（ｄ
）はＦＥ倍信号、波形（ｅ）は信号発生回路２８のＢ端
子の出力を、波形（ｆ）は乗算回路３１の出力を、波形
（ｇ）は信号発生回路２８のＣ端子の出力を、波形（ｈ
）は切り換え回路２７のＣ端子の出力を、波形（ｉ）は
切り換え回路２７のＥ端子の出力を、波形（ｊ）は切り
換え回路２７のＤ端子の出力を、波形（ｋ）は切り換え
回路２７のＦ端子の出力を、波形（１）は切り換え回路
２７のＡ端子の出力をそれぞれ示す。

波形（ａ）の時間ｔｏに引き込み動作を開始する信号が
ハイレベルになると、切り換え回路２７は波形（ｈ）に
示すようにＣ端子をハイレベルにしスイッチ２５を閉じ
る。又、信号発生回路２８は波形（ｅ）に示すように正
規化のための係数値を検出する期間を示す信号をＢ端子
より出力する。

又、信号発生回路２８はＡ端子より波形（ｂ）に示す電
圧を出力する。信号発生回路２８のＡ端子の出力に応じ
てアクチュエータ６は駆動され、対物レンズが記録面の
方向に近付く。よって、焦点位置は波形（Ｃ）に示すよ
うに移動する。時間ｔ１で記録面と焦点位置が一致し、
さらに焦点位置は移動し時間ｔ２でＦＥ倍信号最大値Ｗ
ｒとなる。

振幅検出回路２６はＷｒを検出し記録面の反射率が正規
の場合の最大値Ｗｉとの比であるＷ　ｉ　／　Ｗｒを正
規化のための係数値として出力する。信号発生回路２８
のＡ端子の電圧は時間ｔ３で最大値となるが、この時の
電圧値は焦点位置が記録面より十分に離れた位置まで移
動するような値に設定されている。信号発生回路２８は
波形（ｅ）に示すように時間ｔ３で係数値の検出を停止
させ、以後の乗算回路３１の出力は正規化されたＦＥ倍
信号なる。又、波形′（ｇ）に示すように時間ｔ３にＣ
端子よりハイレベルの信号を出力し、切り換え回路２７
に切り換えの期間を出力する。信号発生回路２８がＡ端
子より出力する電圧値は波形（ｂ）に示すように時間ｔ
３より徐々に減少し、これに応じてアクチュエータ６が
駆動され焦点位置は波形（Ｃ）に示すように記録面に向
かって移動する。

焦点位置が記録面に近付き時間ｔ４のＰ点で正規化され
たＦＥ倍信号Ｖｐとなると切り換え回路２７は波形（ｈ
）及び（ｉ）に示すようにスイッチ２５を開きスイッチ
２３を閉じる。よって、相対速度検出回路２１の出力と
目標速度設定回路３０の出力が一致するように、即ち、
記録面と焦点位置の相対速度が目標速度となるように速
度制御が開始される。目標速度は記録面と焦点位置が近
付く方向に設定されているため時間ｔ５のＱ点で正規化
されたＦＥ倍信号ｖｑとなる。切り換え回路２７は波形
（ｉ）及び（ｊ）に示すようにＱ点を検出するとスイッ
チ２３を開きスイッチ２４を閉じる。演算回路２９は正
規化されたＦＥ倍信号Ｖｒとなる時点で目標速度となる
ような電圧値をＱ点での相対速度に基づいて演算し出力
する。焦点位置が記録面に近付き時間ｔ６のＲ点で正規
化されたＦＥ倍信号Ｖｒとなると切り換え回路２７は波
形（ｊ）及び（ｉ）に示すようにスイッチ２４を開きス
イッチ２３を閉じる。以後、記録面と焦点位置の相対速
度が目標速度となるように速度制御が再び開始される。

波形（ｄ）に示すように時間ｔ７の８点でＦＥ倍信号ゼ
ロクロスすると切り換え回路は波形（ｉ）及び（ｋ）に
示すようにスイッチ２３を開きスイッチ４を閉じてフォ
ーカス制御系を動作させ、引き込み動作を完了する。

尚、Ｑ点からＲ点の間を一定値で移動させることにより
正規化されたＦＥ倍信号レベル変化が小さいために相対
速度の検出誤差が大きくなり速度制御が不安定になるこ
とを防止できる。又、切り換え回路２７は正規化された
ＦＥ倍信号Ｐ点からＱ点の間は波形（１）に示すように
Ａ端子をローレベルとし第１の領域を、Ｒ点から８点ま
での間はハイレベルとして第２の領域を示す。相対速度
検出回路２１はこの領域信号と正規化されたＦＥ倍信号
り相対速度を検出している。

次に相対速度検出回路２１の動作について説明する。相
対速度検出回路２１は正規化されたＦＥ倍信号値を焦点
位置から記録面までの距離に変換する計算式と２種類の
変換表を持っている。切り換え回路２７が出力する領域
信号が第１の領域の場合は第１の変換表を使用し、第２
の領域の場合は第２の変換表か又は変換式を用いて単位
時間の距離の変化を求め相対速度の算出を行う。

第３図及び第４図の（ａ）、　（ｂ）を用いて相対速度
検出の方法を説明する。第３図は正規化されたＦＥ倍信
号距離の関係を示している。尚、Ｐ点、Ｑ点、及びＲ点
は第２図に示した各点を示している。正規化したＦＥ倍
信号距離の関係は第３図に示したように予め決定されて
いるので第１の領域の場合は第４図の（ａ）に示したＦ
Ｅ倍信号距離の変換表が作成できる。又、同様に第２の
領域の場合は第４図の（ｂ）に示した変換表が作成でき
る。尚、第２の領域のＦＥ倍信号ｂｎ未満ては一般にＦ
Ｅ倍信号距離が比例するため簡単な変換式によってＦＥ
倍信号距離の変換ができる。よって、正規化されたＦＥ
倍信号一定周期で取り込み第１の領域の場合は第１の変
換表より、又、第２の領域の場合には第２の変換表か計
算式より距離を求め、１周期前に求めた距離との差を周
期で除算することで相対速度を求める。

このように領域を２つに分けることで１つのＦＥ倍信号
値に対し２つの距離が対応しても正確に距離を求めるこ
とができる。又、ＦＥ倍信号ｂｎ未満のＦＥ倍信号距離
が比例する範囲で、変換式によって距離を求めることで
変換表の容量を低減することができる。

以上本発明の詳細な説明したが、本発明は実施例によっ
て何ら限定されるものではない。

例えば、正規化されたＦＥ倍信号レベル変化が小さく相
対速度の検出誤差が大きくなる第２図の波形（ｆ）に示
したＱ点からＲ点の期間をＦＥ倍信号レベルで検出する
としたが、相対速度検出回路２１によりＦＥ倍信号変化
量に対する記録面と焦点位置の距離の変化の比を求め、
求めた値が所定の値以下となる期間を検出することでＱ
点及びＲ点を検出してもよい。

発明の効果 本発明は、移動手段により焦点位置を予め駆動した時の
焦点ずれ検出手段の出力の振幅に応じて焦点ずれ検出手
段の出力を記録面と焦点位置の相対速度に変換するため
、記録面の反射率が異なっても正確に相対速度の検出が
できる。又、焦点位置と記録面の距離に対する焦点すれ
検出手段の出力の変化が所定の値以下となる領域を検出
し移動手段の速度を制御する制御ループを開放するため
、ＦＥ倍信号最大値付近で速度が不安定となることを防
止でき。

従って相対速度が所定の速度になるように制御できるた
め、アクチュエータの摩擦などの影響を低減でき、焦点
制御の引き込みを安定に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するためのブロック図
、第２図は本実施例を説明するタイミングチャート、第
３図は正規化されたＦＥ倍信号距離の関係を説明するた
めの図、第４図の（ａ）及び（ｂ）は正規化されたＦＥ
倍信号距離の関係の変換表を示す図、第５図は従来例を
説明するためのブロック図、第６図は従来例を説明する
ためのタイミングチャートである。 １・・光検出器、２・赤差動増幅器、３・・位相補償回
路、５・・電力増幅回路、６・・アクチュエータ、７・
・ゼロクロス検出回路、８・・信号発生回路、１０・・
マイコン、１１．１２・・Ｉ／Ｖ変換器、２１・・相対
速度検出器、２２・・減算器、２６・Φ振幅検出回路、
２７・・切り換え回路、２８・・信号発生回路、２９・
・演算回路、３０・・目標速度設定回路、３１・・乗算
回路。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）ディスクの記録面より信号を再生する光ビームの
   焦点位置と記録面とのずれ量を検出する焦点ずれ検出手
   段と、前記焦点位置を記録面に垂直な方向に駆動する移
   動手段と、前記焦点位置が記録面上にあるように前記移
   動手段を制御するフォーカス制御手段とを有する装置に
   おいて、前記移動手段により前記焦点位置を予め駆動し
   た時の前記焦点ずれ検出手段の出力の振幅に応じて前記
   焦点ずれ検出手段の出力を記録面と前記焦点位置の相対
   速度に変換し、この変換した相対速度に基づいて前記移
   動手段の速度を制御してフォーカス制御の引き込みを行
   うことを特徴とする焦点制御の引き込み方法。
2. （２）ディスクの記録面より信号を再生する光ビームの
   焦点位置と記録面とのずれ量を検出する焦点ずれ検出手
   段と、前記焦点ずれ検出手段の出力を増幅する増幅手段
   と、前記焦点位置を記録面に垂直な方向に駆動する移動
   手段と、前記移動手段により前記焦点位置を記録面より
   遠い位置から記録面に接近し行き過ぎるように駆動した
   時の前記焦点ずれ検出手段の出力の振幅に基づいて前記
   増幅手段の増幅率を変える補正量検出手段と、前記焦点
   位置が記録面上にあるように前記移動手段を制御するフ
   ォーカス制御手段と、前記増幅手段の出力より記録面と
   前記焦点位置の相対速度を検出する相対速度検出手段と
   、前記相対速度検出手段の出力が所定の値になるように
   前記移動手段を制御する速度制御手段と、前記速度制御
   手段により前記焦点位置を記録面に近づけた後に前記フ
   ォーカス制御手段を動作させる切り換え手段とで構成し
   たことを特徴とする焦点制御の引き込み装置。
3. （３）ディスクの記録面より信号を再生する光ビームの
   焦点位置と記録面とのずれ量を検出する焦点ずれ検出手
   段と、前記焦点位置を記録面に垂直な方向に駆動する移
   動手段と、前記焦点ずれ検出手段の出力に基づいて記録
   面上に前記焦点位置があるように前記移動手段を制御す
   るフォーカス制御手段と、前記焦点ずれ検出手段の出力
   より記録面と前記焦点位置の相対速度を検出する相対速
   度検出手段と、前記焦点位置と記録面の距離に対する前
   記焦点ずれ検出手段の出力の変化が所定の値以下となる
   領域を検出する領域検出手段と、前記相対速度検出手段
   の出力が所定の値になるように前記移動手段の速度を制
   御すると共に前記領域検出手段の信号に応答して制御ル
   ープを開放する速度制御手段と、前記速度制御手段によ
   り前記焦点位置を記録面に近づけた後に前記フォーカス
   制御手段を動作させる切り換え手段とで構成したことを
   特徴とする焦点制御の引き込み装置。
4. （４）焦点ずれ検出手段の出力に基づいて制御するよう
   にフォーカス制御手段を構成することを特徴とする請求
   項（２）記載の焦点制御の引き込み装置。
5. （５）増幅手段の出力に基づいて制御するようにフォー
   カス制御手段を構成することを特徴とする請求項（２）
   記載の焦点制御の引き込み装置。
6. （６）焦点ずれ検出手段の出力が所定の値より大きくな
   ったことで検出するように領域検出手段を構成すること
   を特徴とする請求項（４）記載の焦点制御の引き込み装
   置。
7. （７）領域検出手段により検出された期間は直前の相対
   速度検出手段の出力に基づいて記録面と焦点位置の相対
   速度を所定の値とするように速度制御手段を構成するこ
   とを特徴とする請求項（３）記載の焦点制御の引き込み
   装置。