JPS61177648A - 光学ヘッドのトラッキング制御装置 - 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】 〔概要〕 光ディスク面に対物レンズが平行に駆動制御されるアク
チュエータと、光ビームの光軸を偏向制御するミラーを
組合わせて用い、ミラーで偏向された光ビームの光軸が
、対物レンズの後側焦点を常に通過するように、アクチ
ュエータとミラーを連動して制御し、ビームシフトの除
去を、良好な追従性で行うことを可能とする。

〔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におけるフォー
カシング、トラッキングの光点制御のために使用される
アクチュエータの制御方式に係り、特に、トラッキング
制御におけるビームシフトの除去を精度良く、且つ良好
な追従特性で行うことができるアクチュエータの制御方
式に関する。

〔従来の技術〕

従来の７クテユエータの制御方式を第７図〜第９図を用
いて説明する。

第７図に示した制御方式は、技術文献　’　Ｎａｔｉｏ
ｎａｌ　Ｔｅｃｈｎｌｅａ　Ｒ＠ｐｔｌｔ’　ＶＯｌ、
２９．　Ｎｏ５．　ｏａｔ　１９８３「コンパクトディ
スクプレーヤー用光ビックアップとそのサーボ」に開示
されているが、ここではその制御を簡単に説明する。

第７図において、１は光ディスク、２．２’は対対物レ
ンズ、３は磁気回路、４はビームスプリッタ、５は２分
割フォトダイオード、６．６’は光ビームの光軸、　　
７．７’は光ディスク面上の焦点である。

本図は、光ディスク装置の光学ヘッドのうち、光点制御
をするためのアクチュエータに関係する部分のみを示し
たものである。

本図に示した制御方式では、アクチュエータとして２次
元駆動型アクチュエータを用いている。

この２次元駆動型アクチュエータは図示したトラ、キン
グ方向Ｔ（光ディスク１の半径方向）、フォーカシング
方向Ｆ（光ディスクｌの面に垂直な方向）の２次元駆動
を行うものであり、磁気回路３によって駆動力を与えら
れるものである。

さて、図示しない光ビーム源から出射された光軸６をも
つ光ビームは、対物レンズ２を通って焦点７に集光する
。

そして、光ディスク面で反射されて逆進し、その一部が
ビームスプリッタ４で反射されて２分割フォトダイオー
ドに入射する。

ここで、反射光束は２分割フォトダイオードの中心で受
光され、この状態で光束の強度分布の差（Ａ−Ｂ）を検
出してトラックエラー信号が検出される。

ところが、アクチエータタが制御信号を受けてトラッキ
ング方向Ｔに対物レンズを移動させ、点線で示した２′
の位置に対物レンズが移動した場合■ビームの光軸は６
′となる。

かかる場合、焦点は７′に移り、光ディスク面で反射し
、ビームスプリッタ４を経由した光ビームは、２分割フ
ォトダイオードのＡ、Ｂを、点線の如く照射し、フォト
ダイオードＡ、Ｂへの光量に差が生じる。この状態では
、真のトラックエラー信号に光束の移動（ビームシフト
）が生じ、トラックエラー信号にオフセットを生じる。

従ってこのような制御方式は、トラッキング制御が正常
に行われていても、常にトラックの中心をビームが追従
することができず、正常なトラックサーボができない。

次に、第８図に示した従来の制御方式（’ＡＰＰＬＩＥ
Ｄ　０ＰＴＩＣ９’ｌ　Ｎｏ、１３．　ｖｏｌ、１７．
ｌ、　Ｊｕｌｙ、　１９７８’ｖｉｄｅｏ　ｄｉａｋ　
ｐｌａｙｅｒ　ｏｐｔｉｃｓ’）を説明する。

本図において、１〜７は第７図と同一部位を示す。８は
磁気回路、９はミラー、Ｐはミラーの回転中心、Ｃはミ
ラーの回転方向をあられす矢印である。尚、本図におい
ては、第３図において示した２分割フォトダイオード５
は省略しており、６−１　、６’−１は第４図における
光ビームの光軸を示す。

本図に示した制御方式では、アクチュエータは２つ有し
ている。

ひとつは、磁気回路３を含んでなるフォーカスアクチュ
エータで、これはフォーカシング方向Ｆに対物レンズ２
を駆動し、フォーカシング制御を行う。

もうひとつは、磁気回路８とミラー９を含んでなるトラ
、クアクチュエータで、これはトラック方向（光ディス
クｌの半径方向）に入射光ビーム。

を偏向させ、トラッキング制御を行う。

すなわち、フォーカスアクチュエータはフォーカスエラ
ー信号を受けてフォーカシング制御を、トラックアクチ
ュエータはトラックエラー信号を受けて、磁気回路８を
駆動することによりミラーｆ′ ９を回転中心Ｐを中心として、矢印Ｃに沿ってｌの位置
に回転してトラッキング制御をするものである。

かかる制御方式において、光軸６−１をもつ光ビームに
対し、焦点７から７′へトラッキング制御する場合、光
ビームの光軸は６′−１となる。このことから、本図に
示した方式においても、第７図に示した方式と同様にビ
ームシフトが生じ、トラック追従特性が劣化するという
欠点を有している。

そして、以上の第７図、第８図を用いて説明した２つの
制御方式が従来の方式の主流となっている。

これに対し、これら２つの制御方式におけるビームシフ
トを除去することを目的として、第９図の方式が従来提
案されている。（応用物理学会予稿集１９８３年４月　
７Ｐ−Ｘ−８，ｒ光ディスク用像固定トラッキング方式
」） 本図において、１，２，３．は第７図に示したものと同
様であり、６−２．６’−２は光軸、　１０は対物レン
ズの後側焦点、　１１は後側焦点面、１２は回転中心、
１３はミラー、　１４は磁気回路である。また、矢印り
はミラーＢの回転方向、矢印Ｅは光ディスク１の内周側
を示す。

本図に示す制御方式においては、ビームシフトを除去す
る目的で、ミラー１３の回転中心を対物レンズ２の後側
焦点面（光ディスク１の面上の焦点と対向する焦点を含
み、光ディスク１の面に平行な面）に置き、光軸が常に
後側焦点を通過するように制御するものである。

かかる制御をすると、トラ、キング制御された光ビーム
の光軸６′−２は、後備焦点１０を通過することをこよ
り入射光軸６−２と一致するため、ビームシフトが除去
される。尚、本図に示した制御方式においては、磁気回
路３を含むアクチェエータは、光ディスクｌの面に垂直
な方向Ｆｌζフォーカシング制御をするのみで、平行方
向の制御は行わない。

また、フォーカシング制御に伴う後側焦点の移動は無視
しうるものである。以下に、この点について具体的数値
をもって簡単に触れる。

第９図の構成で、対物レンズ２がフォーカシング制御の
ためにＦの方向にΔｆだけ移動したとする。この場合の
ビームシフト量χはトラック偏心をΔεとすると となる。

今、フを一カシング制御による移動量が１００μｍ。

光ディスク偏心が３００μ町 １−１５＋＋＋町　ｆ３４．３１１１１１町とすると、 χ−１４μ網 となる。

これは、トラックずれ検出誤差として、約０．００３μ
喝に対応しており、無視できる数値である。

尚、参考までに、第７図、第８図に示した構成の制御方
式との比較の意味で、レンズのみでトラ、キング制御（
第７図）、ミラーのみでトラッキング制御（第８図）を
した場合のビームシフト量を示すと、それぞれ、 対物レンズのみ（第７ｗＪ）・・・χ！２Δｇ　　（６
００μｍ）ミラーのみ（第８図）　　　χ＝２ｔ・Δｔ
／ｆ　（２０９３μ層）である。

このビームシフト量χが、第９図に示す制御方式におい
ては、原理的にχキ０となるものである。

しかし、第９図に示す制御方式では、ミラ−１３磁気回
路１４を含むアクチュエータが大きくなり、重いため、
制御速度の追従性が悪く、且つ、後に述べるようにレン
ズ収差の観点から追従範囲が狭く、また精度が悪いとい
う欠点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように、従来方式では原理的にビームシフトが生じ
ること、また、ビームシフトを除去する構成とした場合
は、制御の追従性、精度が悪くなるという欠点がある。

本発明はこのような欠点を除去する制御方式を提供する
ものである。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の詳細な説明するための図である。

本図において、ｌは光ディスク、２は対物レンズ、３は
磁気回路、２１はミラー、２２は磁気回路である。

磁気回路３は、対物レンズ２の位置制御を行う第１のア
クチュエータ３００の一部を構成しており、ミラー２１
．磁気回路２２は、光軸６０の光ビーム偏向制御する。

光軸６０をもつ光ビームは、光ディスク１のトラックに
、光ビーム焦点７０を結ばせる。

第１のアクチュエータは、対物レンズを光ディスク面に
平行な方向Ｔ、垂直な方向Ｆに位置制御する。

第２の７クチエエータ２００を構成するミラー２１の回
転中心７２は、焦点７０と、対物レンズ２を介して対向
する焦点Ｐ。を含む焦点面７１からはずれた位置に設定
される。設定位置として好ましいのは。

ミラー２１の中心位置である。

アクチュエータ１と、アクチュエータ２は連動して、光
軸が常に対物レンズ後側焦点（Ｐｏ、Ｐ＋）を通過する
ように制御を行う。

即ち、トラッキング制御のため（ζ対物レンズがり、か
らし、へ移動した場合、焦点は７０′Ｃζ移動するが、
このとき、光軸が後側焦点Ｐ□を通過するよう１こアク
チュエータｌとアクチュエータ２の、移動斂、偏向量を
連動して制御するものである。

いま、第１図に示したように対物レンズ２の中心と焦点
Ｐ０との距離をＺｏｙ焦点Ｐ０とミラーの反射点までの
距離ｊとする。

このときのミラーの回転角とレンズの移動量はトラック
の偏心εだけ追従しようとするとき、ミラーの回転角θ
とすると、対物レンズの移動量はｊ　ｔａｎθとなるか
ら、 ｔ　”　（ｊ　＋ｆ）　ｔａｎθ、　θ−ｔａｎ−’　
（ｇ／　（ｊ　＋ｆ＞　）従って、ミラーの回転角は　
ｔａｎ−”　（ｇ／　（１＋ｆ）　）対物レンズの移動
量は　εｊ／（ｊ＋ｆ）となるように制御すれば良い。

〔作用〕

上述のような制御を行うことＩこより、光ビームは、常
に対物レンズの後側焦点を通過することとなり、光ビー
ムは常に同じ光路を戻ってゆくことから、ビームシフト
の除去が行われている。

しかも、ミラーの回転中心を後側焦点面に設置する必要
がないことから、ミラーを小型、軽量化でき、応答特性
も向上する。

表に第９図に示した従来例と、本発明の構成におけるミ
ラーの比較を示す。

この表より、形状は小型化、ＴＬ量は軽量化、応答性は
向上していることがわかる。

また制御要因としてレンズ収差の問題があり、通常、ミ
ラーで光ビームを偏向するとき、その偏向角θを大きく
するとレンズに収差が発生する。

この限界をθ。とすると、偏心追従性は第９図の場合ｆ
　ｔａｎθ。がその限界となる。

ところが本発明の方法によれば、θ。の制限をつけたと
きの偏心追従量ｌの限界値は、 Ｃ’＋ｆ）ｔａｎθ。

となりＩ　ｔａｎθ。だけ増加させることができる。

仮に、ｆ−４，３ｎｍａ　ｌ　−２０１１１１１１とす
ると、１／ｆ−４，６倍 となり、４．６倍もの偏心追従性の向上を実現できる。

またフォーカシング制御に伴う焦点の移動による影響に
ついても、本発明では、次の様にその影響が小さくでき
る。

すなわち、第９図に示した制御方式のフォカス移動の影
響は、 χ−」−子ｔが−となる。

同一パラメータ値を入れると　χ−３，１μ閘となり、
本発明の方がその影響の出方がＣｆ＋ｌ’）７１倍（４
゜５倍）小さくできる。

〔実施例〕

第２図は本発明の実施例である。

本図において、１．　２．　３．　７．２１．２２は第
１図と同様であり、２３はビームスプリッタ、２４はコ
リメートレンズ、２５は光源、２６は４分割フォトダイ
オードである。

光源２５から出射された光ビームは、コリメートレンズ
で収束され、ビームスプリッタ２３を通ってミラー２１
により偏光され、対物レンズ２により焦点７０１ζ達す
る。

光ディスク１の面で反射されたビームは、対物レンズ２
．ミラー２１を介してビームスプリッタ２３で一部反射
され、４分割フォトダイオード２６に入射する。

尚、対物レンズ２を制御する駆動力は、磁気回路３によ
って図示のＴ、Ｆの方向に、２次元に与えられる。

さて、４分割フォトダイオードに光ビームが入射した後
、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの各フォトダイオードの照射光量（こ
よって、第３図に示す駆動系によって制御される。

本１１ｎｌζおいて、３１は）電−カシング制御を行う
ための駆動回路、３２は磁気回路３のフォーカシング制
御のためのフォーカスコイｖ、３３はミラーを駆動する
ためのミラー駆動回路、３４は磁気回路２２のミラーコ
イル、３５．３６は等価フィルタ、３７は差動アンプ、
３８はレンズ駆動回路、３９はレンズ移動コイｌしであ
る。

端子Ｔ１にはフォトダイオードＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄに対照さ
れる光量の（Ａ＋Ｄ）　−（Ｂ＋Ｃ）で表わされるフォ
ーカスエラー信号が、端子Ｔｅｌζは（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ
＋Ｄ）で表わされるトラ、クエラー信号が入力される。

制御は以下の通りである。

トラックエラー信号を駆動回路３１を介して、ミラーを
動かすと同時ｉこ、ミラーのコイル電流から等価フィル
タ３５を介してミラーの位置を求め、このミラーの位置
を目標値として、レンズコイ〜に流れる電流を等価フィ
〜り３６を介して得られるレンズ位置信号を求め、差動
アンプ３７を介してレンズを駆動する。

第４図は本発明の他の実施例、第５図はその駆動系であ
る。本図において、１．　２．　３．７０．２１２２、
２３．２４．２５．２６．３１，３２．３３．３４．３
９は第２図、第３図図示のものと同様、２７は光源、２
８はディテクタ、４１は差動アンプ、４２はレンズ駆動
回路である。

本図において、第２図、第３図と異なるところは、光源
２７と光のディテクタ２８によりミラーの位置検出系を
構成した点であり、第４図図示のディテクタ２８の出力
Ｐ、によりミラーの位置信号を検出し、レンズの移動量
を示す信号Ｐ２によりレンズの位置信号を検出し、第５
図の端子ＴＰＩ、　ＴＰＩにそれぞれ入力して制御を行
うものである。

制御動作は第２図、第３図に示したものと同様である。

第６図は本発明の制御系のブロックダイヤグラムであり
、５１はミラーの伝達関数、５２はレンズの伝達関数を
示す。

制御動作は次の通りである。

Ａ点で、目標値（トラック中心）とトラックエラー信号
とが比較されてその残差がミラーを動かすと同時薯ζ、
Ｂ点で求められるガルバノミラ−の位置を目標として、
Ｄ点Ｇこおいてレンズの平行方向の位置と比較され、レ
ンズを駆動する。

０点では、結果的にレンズとレンズの移動量が加算され
、トラックエラー信号としてＡ点にフィードバックがか
かる。

尚、目標値は端子Ｔ、より入力し、出力は端子１より出
力する。

〔発明の効果〕

以上述べてき゛だように、本発明によれば、ビームシフ
トを除去できるとともに、追従性が良好な光ヘッドが実
現でキ、シかも精度が向上するという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図。 第２図〜第６図は本発明の詳細な説明図。 第７図〜第８図は従来例の説明図である。 第１図において、 ｌは光ディスク。 ２は対物レンズ。 ３．２２は磁気回路。 ２１はミラーである。 本ｉ；Ｉ：１１！禮理ｍｌ沈明巴 第１図 不発剛失絶男ｎ社明ｌ 第２図 第３図 十託咽π花ν’Ｊｓ就明目 １１４　　図 牛ＩＥｔｉ月突湧セＬ町／ｌ詠シｑ［Ｈ第５図 卆ダｇ１４５畦−求ｈシーイＩＦＪｑｔ、耀辷Ｅダ１Ｃ
≧１第　６　閃 を芝末方ボめ設ｇ綽 第７図 膚紡＆／ｌｔＬｇＦＩ図 第８図 従来方式〉説明図 第９図 手続補正書Ｇ式） ％式％ ２、発明の名称 光学ヘッドのトラッキング制御方式 ３、　［正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　神奈川県用崎市中原区上小田中１０１５番地（
５２２）名称富士通株式会社 ４、代理人 郵便番号　２１１ ５、補正命令の日付　　　昭和６０年５月２８日　（発
送日）６、補正により増加する発明の数　　　な　　し
７、補正の対象 （１）　　明細書第１８頁第４行の記載を次のように補
正する。 「第７図〜第９図は従来例の説明図である。」以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光ディスク面のトラックに、光ビームの焦点を結ばせる
   光ディスク装置の光学ヘッドにおいて、該光学ヘッドの
   対物レンズ（２）を光ディスク面に平行に駆動制御する
   第１のアクチュエータ（３００）と前記光ビームを偏向
   制御する第２のアクチュエータ（２００）を具備し、ト
   ラックの所定位置に該光ビームの第１の焦点（７０、７
   ０′）を結ばせるとともに該光ビームの光軸が該対物レ
   ンズを挾んで対向する第２の焦点（Ｐ＿０、Ｐ＿１）を
   通過するように前記第１のアクチュエータと第２のアク
   チュエータを連動して制御することを特徴とする光学ヘ
   ッドのトラッキング制御方式。