JP2689152B2 - 光ピックアップの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、対物レンズのトラッキング引き込みの時間
を短縮できる光ピックアップの制御装置に関する。

［従来の技術］ 近年、光記憶媒体をディスク状に構成した光ディスク
を記憶媒体として用いる光ディスク記憶装置が提案され
ている。この光ディスクには、そのデータ記憶面に、例
えばトラック幅が１μｍ程度でトラックピッチが２μｍ
程度の微細な凹凸構造の記録トラックが形成されてお
り、この記録トラックにスポット径が１μｍ程度のレー
ザビームを照射する。

そして、光ディスクを回転駆動しながら、レーザビー
ムの強度を記録するデータに対応して変調することでデ
ータを記憶し、また、レーザビームのデータ記憶面から
の反射光のレベルの変動を検出することで記憶したデー
タを再生している。

このように、レーザビームを記録トラックに追従する
とともに、そのスポット径を所定の大きさに絞り、さら
に、サーボ制御用の誤差信号および再生信号を形成する
部分が、光ピックアップであり、その概略構成例を第４
図（ａ），（ｂ）に示す。なお、この光ピックアップ
は、ナイフエッジ法によって、レーザビームの焦点誤差
を検出するとともに、プッシュプル法によって、記録ト
ラックへのレーザビームの位置決め誤差を検出するもの
であり、一体的に構成されて全体が光ディスクの半径方
向に移動される。

図において、レーザダイオード（半導体レーザ素子）
１から出力されたレーザ光は、カップリングレンズ２に
よって平行光（以下、レーザビームという）に変換さ
れ、偏光ビームスプリッタ３を透過し、1/4波長板４に
よって円偏光に変換されたのちに、対物レンズ５によっ
て絞られ、光ディスク６の記録トラックに結像される。

この光ディスク６からの反射光（以下、信号光とい
う）は、再度対物レンズ５を介して略平行光に変換され
たのちに、再度1/4波長板４を通過し、偏光軸がレーザ
ダイオード１から出力されたレーザビームと直交する直
線偏光に変換され、これにより、偏光ビームスプリッタ
３によってレンズ７の方向に反射される。

レンズ７を通過した光束は、そのほぼ半分がナイフエ
ッジをなる分割鏡８によって反射され、同図（ｂ）に示
すように、トラッキング方向Ｔ（すなわち、光ディスク
６の半径方向）に受光面が２分割されているトラックサ
ーボ用の受光素子９に入射され、それ以外の部分は分割
鏡８の稜線8aと平行な分割線で受光面が２分割されてい
るフォーカスサーボ用の受光素子10に結像される。

また、対物レンズ５には、この対物レンズ５を光ディ
スク６の半径方向に位置決めするためのトラッキング機
構と、焦点を合せるためのフォーカシング機構が付設さ
れている。なお、以下、このトラッキング機構とフォー
カシング機構を合わせて対物レンズ移動機構という。

受光素子９の受光面9a,9bの受光信号の差に基づい
て、光ディスク６に形成されている記録トラックへのレ
ーザビームの結像位置の位置誤差をあらわすトラッキン
グ誤差信号を形成するとともに、受光素子10の２つの受
光面の受光信号の差に基づいて、記録トラックへのレー
ザビームの焦点合わせ誤差をあらわすフォーカシング誤
差信号を形成する。

そして、トラッキング誤差信号を０にするようにトラ
ッキング機構を制御するとともに、フォーカシング誤差
信号を０にするようにフォーカシング機構を制御するこ
とにより、記録トラックにレーザビームを位置決めして
いる。

また、受光素子９と受光素子10の検出信号を総和し、
その信号に基づいて記録トラックからの再生信号を形成
している。

第５図は、このような光ピックアップ装置に用いられ
ているトラッキングサーボ制御回路の従来例を示してい
る。

同図において、トラッキング誤差検出回路20は、受光
素子９の受光面9a,9bからの検出信号Sa,Sbの差に基づい
てトラッキング誤差信号ETを検出するものであり、その
トラッキング誤差信号ETは、サーボ系補償回路21および
スイッチ22およびドライバ23を介して、トラッキング機
構の駆動コイル24に加えられているとともに、周波数判
定回路25に加えられている。

周波数判定回路25は、レーザビームが記録トラックを
横切るときにトラッキング誤差信号ETに生じる波形変化
の周波数を検出して、その周波数が基準値以下になって
いることを判定すると、トラッキング引き込み信号CCを
発生するものであり、このトラッキング引き込み信号CC
により、スイッチ22がオンされる。

ここで、光ディスク６の記録トラックは、半径方向に
凹凸を繰り返す形状なので、レーザビームが記録トラッ
クを横切るとき、その凹凸に応じて反射率が変化するた
め、レーザビームが１つの記録トラックを横切るときに
はトラッキング誤差信号ETはサインカーブの１周期に相
当する波形変化を生じる。

ところで、光ディスク６は光ディスク駆動装置に対し
て着脱可能にされており、したがって、光ディスク６を
装着すると、ほとんどの場合、光ディスク６を回転する
スピンドルモータ（図示略）の回転中心と、光ディスク
６の中心位置がずれる。

このように、光ディスク６がスピンドルモータに対し
て偏心している状態で光ディスク６を回転すると、光デ
ィスク６はその偏心量に応じた振幅で半径方向に往復運
動する。

この往復運動は、光ディスク６の１回転を周期とした
単振動の態様を取るので、対物レンズ５から見たときに
横切る記録トラックの速度、すなわち、トラッキング誤
差信号ETの波形変化の繰返し周波数は、第６図（ａ）に
示すように、１周期に２回のピークをもつように変化す
る。

トラッキング誤差信号ETの波形変化の繰返し周波数が
大きい場合には、トラッキングサーボループによるサー
ボ制御がその波形変化に追従できないので、周波数判定
回路25により、その周波数が一定値Ftよりも小さい期間
を検出し、その期間のみスイッチ22をオンしてトラッキ
ングサーボループをクローズし、トラッキングサーボル
ープによるサーボ制御が有効に作用するようにしてい
る。

また、この場合、一定値Ftは、トラッキングサーボ制
御が有効に作用する周波数帯域の上限に対応して設定さ
れる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来装置には、次のような
不都合を生じていた。

すなわち、例えば、トラッキング誤差信号ETの波形変
化の繰返し周波数が、第６図（ａ）に実線で示すような
態様で変化するとき、トラッキング引き込み信号CCが出
力されるのは、光ディスク６の１回転の間の部分的な期
間であり（同図（ｂ）参照）、したがって、トラッキン
グサーボループが作用する時間が短く、トラック引き込
みが完了するまでに、長い時間がかかる。

また、光ディスク６の偏心量が大きくなると、トラッ
キング誤差信号ETの波形変化の繰返し周波数は、第６図
（ａ）に破線で示したように、その変化の振幅が大きく
なるために、一定値Ftよりも小さくなる期間は、同図
（ｃ）に示したように、より短くなり、そのため、トラ
ック引き込みが完了するまでにさらに長い時間がかかる
という不都合を生じていた。

本発明は、このような従来装置の課題を解決し、トラ
ック引き込みを迅速に行うことができる光ピックアップ
の制御装置を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、トラッキング誤差信号に基づいて、光記憶
媒体の半径方向に対する対物レンズと記録トラックの相
対運動の速度を一定速度に制御する相対速度サーボ制御
手段と、上記相対運動を停止させる停止信号を発生する
停止信号発生器を備え、トラッキング引き込み開始時に
は上記相対速度サーボ制御手段を作動して上記相対運動
の速度を一定速度に制御し、その制御開始から一定数の
トラックを横切った時点で上記相対速度サーボ制御手段
の制御を停止するとともに上記停止信号をトラッキング
機構に出力し、上記相対運動の速度が０になるタイミン
グでトラック位置決めサーボ手段の制御を開始するよう
にしたものである。

［作用］ したがって、対物レンズと記録トラックのトラッキン
グ方向への相対運動の速度を一定値に制御したのちに、
その相対運動を停止することで、対物レンズを記録トラ
ックの偏心に追従させ、その後にトラック位置決めサー
ボを作用させているので、トラック引き込みまでの時間
を大幅に短縮できる。

［実施例］ 以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施例を詳
細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例にかかる光ピックアップ
の制御装置の要部を示している。なお、同図において、
第５図と同一部分および相当する部分には、同一符号を
付している。

同図において、トラッキング誤差検出回路20から出力
されたトラッキング誤差信号ETは、サーボ系補償回路2
1、微分パルス発生器31、および、制御部32に加えられ
ている。

微分パルス発生器31は、トラッキング誤差信号ETの零
クロスを検出するとともに、その検出タイミングで一定
パルス幅の微分パルスPDを発生するものであり、その微
分パルスPDは、ローパスフィルタ33に加えられている。

ローパスフィルタ33は、微分パルスPDを平滑して、ト
ラッキング方向に対する光ディスク６の記録トラックと
対物レンズ５の相対運動の速度をあらわす相対速度信号
SRを形成するものであり、その相対速度信号SRは、偏差
演算器34の−側入力端に加えられている。

基準相対速度信号発生器35は、トラッキング方向に対
する光ディスク６の記録トラックと対物レンズ５の相対
運動の基準速度をあらわす基準相対速度信号STを発生す
るものであり、その基準相対速度信号STは、偏差演算器
34の＋側入力端に加えられている。

偏差演算器34は、基準相対速度信号STに対する相対速
度信号SRの偏差を演算するものであり、その演算結果
は、相対速度偏差信号SEとして、サーボ系補償回路36お
よびスイッチ37を介して、ドライバ23に加えられてい
る。

ブレーキパルス発生器38は、トラッキング方向に対す
る光ディスク６の記録トラックと対物レンズ５の相対運
動を、基準速度から速度０にまで停止させるためのブレ
ーキパルスBPを発生するものであり、そのブレーキパル
スBPは、ドライバ23を介して駆動コイル24に加えられ
る。

制御部32は、レーザビームのトラッキング位置決め制
御を行うためのものであり、スイッチ22,37をオンオフ
するとともに、ブレーキパルス発生器38に駆動パルス信
号SPを出力する。なお、この制御部32は、トラッキング
位置決め制御以外の光ピックアップ装置の種々の制御動
作、例えば、フォーカシング制御などを行うとともに、
図示しない光ディスク制御装置と所定の情報をやりとり
する。

なお、以下の説明においては、受光素子９、トラッキ
ング誤差検出回路30、微分パルス発生器31、ローパスフ
ィルタ33、偏差演算器34、基準相対速度信号発生器35、
サーボ系補償回路36およびスイッチ37からなる系を、速
度サーボループという。

以上の構成で、光ディスク６をアクセスするとき、ま
ず、制御部32は、図示しないフォーカシング制御部を作
動させて、対物レンズ５のフォーカシング制御を行い、
レーザビームの焦点を光ディスク６の記録トラック上に
合わせる。

これにより、トラッキング誤差信号検出回路20から、
第２図（ａ）に示すように、トラッキング誤差信号ETの
出力が開始される。

それによって、制御部32は、第３図に示す処理を行っ
て、対物レンズ５のトラッキング引き込み動作を行う。

すなわち、まず、スイッチ37をオンして（第２図
（ｄ）参照）速度サーボループをクローズする（処理10
1）。

これによって、速度サーボループの作用により、トラ
ッキング方向に対する光ディスク６の記録トラックと対
物レンズ５の相対運動が基準速度になるように制御され
る。

すなわち、トラッキング誤差信号ETの零クロスタイミ
ングで、第２図（ｂ）に示すように、微分パルス発生器
31から微分パルスPDが発生され、この微分パルスPDは、
ローパスフィルタ33で平滑されて、同図（ｃ）に示すよ
うな相対速度信号SRに変換され、この相対速度信号SR
は、偏差演算器34に加えられる。

これにより、偏差演算器34で算出された基準相対速度
信号STと相対速度信号SRの偏差信号SEは、サーボ系補償
回路36およびスイッチ37を介してドライバ23に印加され
る。

この速度サーボループの作用により、トラッキング方
向に対する光ディスク６の記録トラックと対物レンズ５
の相対運動が基準速度に制御される。

一方、制御部32は、トラッキング誤差信号ETの波形変
化を監視して、レーザビームが横切った記録トラックの
数が、速度サーボループの制御が完了するまでに必要な
一定数に達するまで待つ（判断102のNOループ）。

判断102の結果がYESになると、スイッチ37をオフして
速度サーボループをオープンすると同時に（処理10
3）、駆動パルス信号SPを出力して（第２図（ｅ）参
照）。ブレーキパルス発生器38より第２図（ｆ）に示す
ようなブレーキパルス信号BPを発生させる（処理10
4）。

これにより、ブレーキパルス信号BPがドライバ23に印
加され、駆動コイル24にそれまでと反対方向の極性の信
号が印加されるので、トラッキング方向に対する光ディ
スク６の記録トラックと対物レンズ５の相対運動の速度
が徐々に減速する。

そして、制御部32は、ブレーキパルス信号BPのパルス
幅Tpを経過するまで待ち（判断105のNOループ）、判断1
05の結果がYESになると、スイッチ22をオンして、トラ
ッキングサーボをクローズする（処理106）。

その結果、ブレーキパルス信号BPが印加されて、トラ
ッキング方向に対する光ディスク６の記録トラックと対
物レンズ５の相対運動の速度が速度０にまで減速された
タイミング、すなわち、対物レンズ５が光ディスク６の
偏心に追従したタイミングで、トラッキングサーボの作
用が開始されるので、レーザビームのトラック引き込み
が即座に行われる。

このようにして、本実施例では、光ディスク６の偏心
運動と対物レンズ５の運動の相対速度を一定値に制御し
たのち、その相対速度を０にまで落して対物レンズ５が
光ディスク６の偏心運動に追従させ、その状態で、トラ
ッキングサーボ制御の作用を開始して、トラッキング位
置決め制御を行わせるようにしているので、トラック引
き込みまでにかかる時間を大幅に短縮することができ
る。

なお、上述した実施例では、微分パルス発生器および
ローパスフィルタにより、トラッキング方向に対する光
ディスクの記録トラックと対物レンズの相対運動の速度
の検出手段を構成しているが、この速度検出手段の構成
は、これに限るものではない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、光記憶媒体の
半径方向に対する対物レンズと記録トラックの相対運動
の速度を一旦一定速度に制御した後で、その速度を０に
まで落して対物レンズが記録トラックの半径方向の運動
に追従するように制御した状態で、トラック位置決めサ
ーボ手段の制御を開始しているので、トラック引き込み
までの時間を大幅に短縮できるという効果を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる光ピックアップの制
御装置を示すブロック図、第２図は第１図の装置の動作
を説明するための波形図、第３図はトラック引き込み時
の制御例を示すフローチャート、第４図（ａ），（ｂ）
は光ピックアップの光学系を例示した概略図、第５図は
トラック位置決めサーボの従来例を示すブロック図、第
６図は従来装置の不都合を説明するための波形図であ
る。 31…微分パルス発生器、32…制御部、33…ローパスフィ
ルタ、34…偏差演算器、35…基準相対速度信号発生器、
37…スイッチ、38…ブレーキパルス発生器。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源レーザビームと、光記憶媒体からの反
   射レーザビームをビームスプリッタによって分離し、そ
   の反射レーザビームをサーボ制御用誤差検出受光素子に
   入射させ、このサーボ制御用誤差検出素子の検出信号に
   基づいて光源レーザビームの光記憶媒体の結像位置のト
   ラッキング誤差信号を得、そのトラッキング誤差信号が
   ０になるように、光源レーザビームを光記憶媒体に結像
   する対物レンズのトラッキング機構を制御するトラック
   位置決めサーボ手段を備えた光ピックアップの制御装置
   において、トラッキング誤差信号に基づいて対物レンズ
   と光記憶媒体に形成されている記録トラックの光記憶媒
   体の半径方向への相対運動の速度を一定速度に制御する
   相対速度サーボ制御手段と、上記相対運動を停止させる
   停止信号を発生する停止信号発生器と、トラッキング引
   き込み開始時には上記相対速度サーボ制御手段を作動し
   て上記相対運動の速度を一定速度に制御し、その制御開
   始から一定数のトラックを横切った時点で上記相対速度
   サーボ制御手段の制御を停止するとともに上記停止信号
   をトラッキング機構に出力し、上記相対運動の速度が０
   になるタイミングでトラック位置決めサーボ手段の制御
   を開始する制御手段を備えたことを特徴とする光ピック
   アップの制御装置。