JPH1031831A - 光ディスクの径及び垂直方向ランアウト補正装置 - Google Patents

光ディスクの径及び垂直方向ランアウト補正装置

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JPH1031831A
JPH1031831A JP9097438A JP9743897A JPH1031831A JP H1031831 A JPH1031831 A JP H1031831A JP 9097438 A JP9097438 A JP 9097438A JP 9743897 A JP9743897 A JP 9743897A JP H1031831 A JPH1031831 A JP H1031831A
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JP
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actuator
tracking
focusing
lens
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JP9097438A
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Roger A Hajjar
エイ ハジャー ロジャー
Stuart D Perry
ディー ペリー スチュアート
Mark A Barton
エイ バートン マーク
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Eastman Kodak Co
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Eastman Kodak Co
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザービームの合焦用のレンズを有するア
クチュエータを用いる光ディスクの径及び垂直方向ラン
アウトを補正する装置を提供する。 【解決手段】 それは光ディスク上のトラックの少なく
とも一回転に沿ってアクチュエータレンズを合焦し、レ
ンズ位置信号を発生する手段と；周波数変換技術を用い
て光ディスクの表面の高さ及びトラック偏差の周波数内
容を発生するためにレンズ位置信号に応答する手段と；
その様な表面の高さ及びトラック偏差の周波数内容を記
憶する手段と；合焦及びトラッキングアクチュエータ電
流を表す信号を記憶する手段と；レンズ位置を制御し、
それにより合焦及びトラッキング誤差を減少するために
合焦及びトラッキングアクチュエータ電流信号及び記憶
された表面の高さ及びトラック偏差周波数に応答する手
段とからなる。

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の径及び
垂直方向ランアウト補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光データ記録に於いて典型的にレーザー
又はレーザーダイオードである光源は放射ビームの形の
入力書き込み又は読み出し信号を発生する。ビームはそ
の上にデータを記録又はその上のデータを読むための合
焦レンズを通して光媒体に照射される。媒体（典型的に
はディスク）へのビームの適切な照射をなすためにアク
チュエータによるレンズの垂直及び径方向位置を制御す
るために合焦及びトラッキングサーボが用いられる。合
焦サーボは媒体の表面上で２μｍより小さな合焦スポッ
トを維持する一方で、トラッキングサーボが５μｍより
小さく離間された予め形成された螺旋又は同心のトラッ
ク内で合焦スポットを維持する。コンパクトディスク記
録可能（ＣＤ−Ｒ）媒体のような媒体のある型は典型的
には０．４μｍ幅を有し１．６μｍ離間されているグル
ーブ又はプレグルーブと称される予め形成された螺旋の
トラッキング構造を含む。光ディスクの製造条件の変化
又は公差、例えばプレス力の変化によりディスク表面は
変形され（例えばサドル型に）トラックは完全に同心又
は螺旋でない。更にまた装置の中心スピンドルが挿入さ
れる媒体の中心の穴は完全に同心ではなく、又は媒体を
回転するモーターの軸は媒体と同軸でない。加えてディ
スクローディングとクランピングメカニズムはディスク
形状の更なる歪みを引き起こす。ディスクのその様な変
形により良く知られた閉ループ合焦及びトラッキングサ
ーボは苛酷な条件に曝され、ある瞬間に望ましいトラッ
クの中心に合焦スポットを適切に維持できなくなる。結
果として径及び垂直方向ランアウト正弦波補正技術は文
献に記載されている（米国特許第５１２１３７４号、４
７６４９１４号を参照）。
【０００３】知られたランアウト補正技術はディスクの
回転の関数として合焦及びトラッキングレンズアクチュ
エータ電流信号を供給することからなる。合焦及びトラ
ッキング電流信号はディスク表面の垂直偏位及びトラッ
クの径方向偏心にそれぞれ対応する。合焦及びトラッキ
ングの両方に対するランアウト補正信号はアクチュエー
タ電流信号から得られ、合焦及びトラッキングサーボの
出力に加えられる。典型的にはランアウト信号はディス
クの回転の基本周波数と同じ周波数を有する。ランアウ
ト信号は付加的な周波数成分を含むことが望ましい。し
かしながらサーボ応答の性質により電流信号はどの付加
的な周波数成分を含むかを決定するために最適ではな
い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】故に本発明の目的はレ
ンズの径及び垂直方向位置を表すレンズ位置信号（ＬＰ
Ｓ）を用いることにより改善されたランアウト信号を提
供することにある。 故に本発明の目的は光ディスク又
はドライブにより生じたランアウトを補正することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的はレーザービー
ムの合焦用のレンズを有するアクチュエータを用いる光
ディスクの径及び垂直方向ランアウトを補正する装置で
あって、合焦及びトラッキング電流はそれぞれ垂直及び
径方向でレンズの位置を制御し： ａ） 光ディスク上のトラックの少なくとも一回転に沿
ってアクチュエータレンズを合焦し、レンズ位置信号を
発生する手段と； ｂ） 周波数変換技術を用いて光ディスクの表面の高さ
及びトラック偏差の周波数内容を発生するためにレンズ
位置信号に応答する手段と； ｃ） その様な表面の高さ及びトラック偏差の周波数内
容を記憶する手段と； ｄ） 合焦及びトラッキングアクチュエータ電流を表す
信号を記憶する手段と； ｅ） レンズ位置を制御し、それにより合焦及びトラッ
キング誤差を減少するために合焦及びトラッキングアク
チュエータ電流信号及び記憶された表面の高さ及びトラ
ック偏差周波数に応答する手段とからなる装置により達
成される。
【０００６】本発明の特徴は垂直偏位及び径方向偏心を
表す垂直及び径方向レンズ位置センサーを用いることに
よりランアウト補正に対して効果的な構造を提供するこ
とである。レンズ位置信号はフィードフォワード補正に
対して要求される周波数成分を決定するために用いられ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】上記のように光媒体の低周波数径
及び垂直方向偏差（５００Ｈｚ以下）は合焦及びトラッ
キングサーボの能力に影響を与える。例えばトラッキン
グサーボが接続されている間に図１の３つの配置で、即
ち径方向レンズ位置センサ（ＲＬＰＳ）を用いて半径方
向の内側、中央、外側で測定された光ディスク上の径方
向トラック偏差を考える。図１に示されるように異なる
半径を有する光ディスクの３つの極座標プロットが存在
し、ここでＲはｍｍで示された半径であり，ｓｔｄはμ
ｍで示された標準偏差であり、ｐｐはμｍで示されたピ
ーク間の寸法である。トラック歪みの増加は内側半径か
ら外側半径へディスクを横切って測定され、それはまた
μｍで示された（極座標プロットの右に）円形性（ｃｉ
ｒｃｕｌａｒｉｔｙ）からのトラック偏差のピーク間
（ｐｐ）及び標準偏差（ｓｔｄ）に反映される。トラッ
ク歪みは７．３μｍの最大変位及び回転周波数の３倍の
主要な周波数を有する外側直径で最大であることが示さ
れる。トラッキングサーボは光学的スポットがトラック
を追跡することを確かにするが、その限定された利得に
より残留トラッキング誤差が出現し、即ちスポットはト
ラックの中心からオフセットされる。
【０００８】図２は典型的なトラッキングサーボの周波
数に対する「外乱阻止」を示す。図１の外側半径に示さ
れる与えられたディスクの回転とトラック形状で外乱ト
ラッキング周波数は約１００Ｈｚである。図２ではトラ
ッキングサーボの阻止は約４０ｄＢである。トラッキン
グサーボはこの周波数で１００倍の偏位を減少する。外
側直径でトラック偏位のピーク間隔が７μｍのときにト
ラッキング誤差は７／１００＝０．０７μｍ又は７０ｎ
ｍであり、即ち光学的スポットはトラックの中心から７
０ｎｍの偏差を有し、これはシステム全体の性能を劣化
する顕著なトラックオフセットである。この周波数でフ
ィードフォワード信号を用いることはトラックの中心で
スポットをよりよく維持するためにトラッキングサーボ
を助ける。どのようなフィードフォワードの応用によっ
てもここでの目的は外乱の予想で補正信号を供給するこ
とである。予想はある回転から次へのランアウトの繰り
返しの性質により可能である。
【０００９】ランアウト補正用にフィードフォワードを
用いる基本原理は合焦、精密トラッキング、径方向（粗
い）トラッキングサーボに対するのと実質的に同じであ
る。サーボシステムが所望の位置に対して能動的に制御
する間にアクチュエータに対する駆動信号（通常電流信
号）は時間の関数として（又は書き込み面の角度位置と
等価に）測定された。駆動信号は問題の繰り返し可能な
周波数成分を抽出するためにサンプルされフィルターさ
れる。最終的にフィルターされた駆動信号はターゲット
アクチュエータに印加される。この過程の結果はアクチ
ュエータに対する帯域制限され、繰り返し（媒体の各回
転で）の駆動信号の印加である。このようにしてサーボ
はシステムに対する繰り返し可能ではない外乱に対する
補正のためのみに必要である。低域、高域、帯域通過フ
ィルター、及びフーリエ変換のような変換方法を介して
周波数成分の抽出のような特別な技術を含む周波数選択
フィルターリングの多くの方法が適用可能である。
【００１０】アクチュエータに対するフィードフォワー
ド駆動信号を抽出するための共通のアプローチはサーボ
の駆動信号を直接サンプルすることである。しかしなが
らサーボ設計の基本により、この信号はランアウトの繰
り返し可能な部分より実質的に広い帯域幅であり、故に
アクチュエータ駆動信号のノイズの多い表現である。繰
り返しランアウトに比べて極めて高いレートでサンプル
されることなしにエリアシング効果もまた被りがちであ
る。従って大量のデータはフィードフォワード信号を出
力するために収集され、処理されなければならない。
【００１１】図３は本発明による装置１０のブロック図
であり、これはトラッキング及び（精密な）合焦サーボ
用に設けられる。装置１０は概略の形が示される合焦ア
クチュエータ１２を含む。当業者には良く知られている
が合焦アクチュエータ１２は対物レンズ１４を有し、こ
れは光学的スポットを光ディスク１６上に合焦する。加
えてトラッキングアクチュエータ１３があり、これは当
業者に良く知られているようにディスクのトラックに沿
って対物レンズ１４を位置決めする。合焦アクチュエー
タ１２は標準的な垂直方向レンズ位置センサ１８と標準
的な径方向レンズ位置センサ２０とを含む。これらの位
置センサは当業者に良く知られており、光ディスク１６
の垂直及び径方向ランアウトを表す信号を発生するよう
適合される。アクチュエータ１２及び１３は無論垂直位
置及び径方向又はトラッキング位置で対物レンズ１４を
それぞれ位置決めするそれ自体のコイルを有する。合焦
及びトラッキングアクチュエータ１２、１３に対するア
クチュエータ電流はそれぞれ対物レンズ１４の位置を制
御する。これらの電流は合焦制御サーボ２２とトラッキ
ングサーボ２４によりそれぞれ供給される。これらのサ
ーボは当業者により知られている（米国特許第４８６６
６８８号、４４３９８４８号を参照）。
【００１２】垂直及び径方向レンズ位置センサ１８、２
０はその基準フレーム（アクチュエータ上の駆動力の配
置）に関する対物レンズ１４の位置を決定するために用
いられる。本発明によりアクチュエータに対する最も顕
著な駆動信号周波数は決定され用いられる。好ましくは
フィルターリング方法はランアウトの周波数内容に適合
され、減少した量の計算がなされる。この技術は合焦ア
クチュエータ１２とトラッキングアクチュエータ１３と
に等しく適用される。本発明の説明を簡単にするため
に、トラッキングランアウトを以下に説明する。
【００１３】第一に光ディスク１６初期化フェーズ中に
トラッキングループは固定された位置で可動台（キャリ
ッジ）４２で接続される。可動台４２はブロックの形で
示されるが、支持レール、軸受け、磁石、コイルを含む
ものである。この過程中に一の位置で可動台４２を保持
すること（即ちその位置を測定されたトラックランアウ
トに基づき調整することなしに）は大きくて容易に測定
可能な位置誤差信号を生ずる。これは特定の半径に可動
台４２を制御することにより達成される（外部可動台位
置センサ又はエンコーダーを用いて）。他の方法は単に
可動台を制御オフにしておき、可動台４２の慣性で効果
的に径方向に「保持」することを当てにすることであ
る。これはランアウトを測定するために必要な時間は短
い故に効果的である。トラッキングサーボ２４はトラッ
ク（固定された位置で可動台４２を有する）を追跡し、
径方向レンズ位置センサ２０はトラックランアウトの高
精度測定がなされるよう用いられる。トラッキングサー
ボ２４はトラッキングアクチュエータ１３に対する駆動
電流を発生する。径方向レンズ位置センサー２０信号は
収集され、フーリエ級数表現は論理及び制御ユニット２
６として示されるマイクロプロセッサ又は専用ハードウ
エアのいずれかにより計算される。簡単なフーリエ級数
又はＦＦＴ技術のいずれかは本発明により用いられ得
る。フーリエ変換が好ましいが、他の型の周波数変換も
勿論当業者により理解されるよう用いられ得る。このフ
ーリエ級数は回転毎に一回の複数の空間周波数の形でト
ラッキングランアウトを記述する。フーリエ級数を調べ
ることにより最大の、故に最も重要な高調波（ハーモニ
ックス）が特定される。それにより高調波の部分集合は
その相対的な振幅に基づいてフィードフォワード信号で
表されるよう選択される。媒体が半径の関数として異な
るランアウト特性を示すことの可能な場合にはこの処理
は複数の半径で論理及び制御ユニット２６により繰り返
される。
【００１４】トラッキングアクチュエータ１３が正常に
作動し、トラッキングサーボ２４と選択的にサーボに追
従する可動台４２がオンである間にアクチュエータ駆動
信号は信号処理及び記憶ユニット２８に記憶される。高
サンプリングレートはエリアシング効果を回避するため
になお用いられなければならないが、前に得られた情報
は回転ランアウト毎に一回のどの高調波が最も重要かを
特定する。この情報を用いてアクチュエータ駆動信号の
フーリエ級数表現の選択された項は信号処理及び記憶ユ
ニット２８により計算される。それからフィードフォワ
ード駆動信号が選択された項に逆フーリエ変換をなすこ
とにより信号処理及び記憶ユニット２８により発生され
る。加算器３０はフィードフォワード信号をトラッキン
グサーボ２４により発生されたトラッキングアクチュエ
ータ電流に加算する。得られた信号はトラッキング位置
でレンズを制御するアクチュエータトラッキングコイル
に印加される。フィードフォワード信号はアクチュエー
タ駆動信号を周期的に再測定し、フーリエ級数表現の選
択された項を見いだし、それらを前の反復するフーリエ
級数表現と平均することにより更に精密にされる。
【００１５】トラッキングアクチュエータ１３へのフィ
ードフォワード駆動信号はまた可動台４２を駆動するた
めに再合成される。しかしながら可動台４２とトラッキ
ングアクチュエータ１３との間の分割は知られなければ
ならない（即ち、可動台の動きと共に除去されるランア
ウトがどのくらいで、トラッキングアクチュエータと共
に除去されるのがどのくらいか）。またいったん可動台
４２がフィードフォワードで駆動されると径方向レンズ
位置センサ２０の出力はもはやトラックランアウトにつ
いての情報を含まない（両方のアクチュエータに対する
駆動信号はこの時に応答されなければならない）。
【００１６】垂直ランアウトはまた径方向ランアウトと
同様な方法で達成される。例えば垂直レンズ位置センサ
１８により発生された垂直位置信号は専用の論理及び制
御ユニット３６に供給され、これは垂直位置信号に対し
てではあるが論理及び制御ユニット２６と同じ機能を提
供する。信号処理及び記憶ユニット２８と同じ機能を提
供する信号処理ユニット３８はその出力信号を加算器４
０に供給し、それは合焦位置に対物レンズ１４の位置を
制御するために合焦アクチュエータ１２の垂直コイルに
印加される信号を発生する径方向及び垂直方向ランアウ
トは別に提供されうるが、本発明を合焦及びトラッキン
グ制御の両方に用いることは非常に好ましい。
【００１７】他の実施例ではアクチュエータの数学的モ
デルが信号処理ユニット内に記憶される。それはレンズ
位置決め信号からアクチュエータへのフィードフォワー
ド駆動信号を決定するために用いられる。アクチュエー
タの簡単な数学的モデルは特に繰り返し可能なランアウ
トが発生する周波数範囲で一般に極めて正確である。こ
の技術は以下のように合焦、トラッキング、径方向アク
セスアクチュエータに適用可能である。
【００１８】トラッキングループは固定された位置で合
焦及びトラッキングアクチュエータ１３及び対物レンズ
１４を設けた可動台４２で接続される。これは第一の実
施例と同じ手段により達成される。トラッキングアクチ
ュエータ１３がトラック（固定された位置で可動台４２
を有する）を追跡するにつれて、径方向レンズ位置セン
サ２０はトラックランアウトの高精度測定をなすよう用
いられる。位置センサー信号がサンプルされ、フーリエ
級数表現が計算される（簡単なフーリエ級数又はＦＦＴ
技術のいずれかによる）。フィードフォワード駆動信号
変換はアクチュエータの開ループ周波数応答（計算され
た又は測定された）により位置センサ信号変換を分割す
ることにより出力される。フィードフォワード信号はフ
ィードフォワード駆動信号変換で逆変換をなすことによ
り見いだされる。
【００１９】第一の実施例と同様にトラッキングアクチ
ュエータ１３へのフィードフォワード駆動信号を計算す
るために用いられた同じレンズ位置データは可動台４２
へのフィードフォワード駆動信号を計算するために再使
用される。しかしながら設計者は可動台４２とトラッキ
ングアクチュエータとの間を分割するのに注意しなけれ
ばならない。完全に相関したフィードフォワードを有す
るトラッキングアクチュエータと同じ周波数範囲で可動
台４２のアクチュエーションがトラッキングアクチュエ
ータの開ループ伝達関数を劇的に改善する。いったん可
動台がフィードフォワードで駆動された場合には位置セ
ンサの出力はもはやトラックランアウトについての完全
な情報を含まない。
【００２０】本発明はその特定の好ましい実施例につい
て特に詳細に説明されてきたが、変形及び改善は本発明
の精神及び範囲内で有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】３つの異なる半径で光ディスクの極座標プロッ
トでのトラック偏差を示す。
【図２】補正技術なしでトラッキングサーボの典型的な
外乱排除を示す。
【図３】本発明による装置のブロック図である。
【符号の説明】
１０ 装置 １２ 合焦アクチュエータ １３ トラッキングアクチュエータ １４ 対物レンズ １６ 光ディスク １８ 垂直方向レンズ位置センサ ２０ 径方向レンズ位置センサ ２２ 合焦制御サーボ ２４ トラッキングサーボ ２６、３６ 論理及び制御ユニット ３０、４０ 加算器 ４２ 可動台
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーク エイ バートン アメリカ合衆国，ニューヨーク 14624, ロチェスター，シエラ・ロード 21

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 合焦及びトラッキング電流はそれぞれ垂
    直及び径方向のレンズの位置を制御し、レーザービーム
    の合焦用のレンズを有するアクチュエータを用いる、光
    ディスクの径及び垂直ランアウトを補正する装置であっ
    て、 ａ） 光ディスク上のトラックの少なくとも一回転に沿
    ってアクチュエータレンズを合焦し、レンズ位置信号を
    発生する手段と； ｂ） 周波数変換技術を用いて光ディスクの表面の高さ
    及びトラック偏差の周波数内容を発生するためにレンズ
    位置信号に応答する手段と； ｃ） その様な表面の高さ及びトラック偏差の周波数内
    容を記憶する手段と； ｄ） 合焦及びトラッキングアクチュエータ電流を表す
    信号を記憶する手段と； ｅ） レンズ位置を制御し、それにより合焦及びトラッ
    キング誤差を減少するために合焦及びトラッキングアク
    チュエータ電流信号及び記憶された表面の高さ及びトラ
    ック偏差周波数に応答する手段とからなる装置。
  2. 【請求項２】 合焦電流は合焦方向のアクチュエータレ
    ンズの位置を制御し、レーザービームの合焦用のレンズ
    を有するアクチュエータを用いる、光ディスクの垂直ラ
    ンアウトを補正する装置であって、 ａ） 光ディスク上のトラックの少なくとも一回転に沿
    ってアクチュエータレンズを合焦させ、垂直レンズ位置
    信号を発生する手段と； ｂ） 光ディスクの表面の高さの偏差の周波数内容を発
    生するよう垂直レンズ位置信号に応答する手段と； ｃ） その様な表面の高さの周波数内容を記憶する手段
    と； ｄ） 合焦アクチュエータ電流を表す信号を記憶する手
    段と； ｅ） フィードフォワード電流を発生するために合焦ア
    クチュエータ電流信号及び記憶された表面の高さ周波数
    成分に応答する手段と； ｆ） 合焦アクチュエータを制御し、それにより合焦誤
    差を減少するよう合焦アクチュエータ電流にフィードフ
    ォワード電流を加算する手段とからなる装置。
  3. 【請求項３】 トラッキング電流がトラッキング方向の
    レンズの位置を制御し、径方向トラッキングアクチュエ
    ータを含む請求項２記載の装置であって； ｇ） 光ディスク上のトラックの少なくとも一回転に沿
    ってアクチュエータレンズをトラッキングし、径方向レ
    ンズ位置信号を発生する手段と； ｈ） 光ディスクのトラック偏差の周波数内容を発生す
    るために径方向レンズ位置信号に応答する手段と； ｉ） その様なトラック偏差の周波数内容を記憶する手
    段と； ｊ） アクチュエータトラッキング電流を表す信号を記
    憶する手段と； ｋ） フィードフォワード電流を発生するためにトラッ
    キングアクチュエータ電流信号及び記憶されたトラック
    偏差周波数成分に応答する手段と； ｌ） トラッキングアクチュエータを制御し、それによ
    りトラッキング誤差を減少するようトラッキングアクチ
    ュエータ電流にフィードフォワード電流を加算する手段
    とを含む装置。
JP9097438A 1996-05-03 1997-04-15 光ディスクの径及び垂直方向ランアウト補正装置 Pending JPH1031831A (ja)

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US08/642,385 US5742573A (en) 1996-05-03 1996-05-03 Compensation apparatus for radial and vertical runout of an optical disc

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