JP2005050434A - 光記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 フォーカシング制御およびトラッキング制御を安定的かつ安価に行なうことができる光記録再生装置を提供する。
【解決手段】 フォトディテクタ２０，２１の各領域Ａ〜Ｆは、光ディスク１からの反射光量に応じた電気信号ａ〜ｆを出力する。電気信号ａ〜ｆは、ＲＦアンプ部３０を介してＡ／Ｄコンバータ４０〜４５に入力される。演算回路５０は、電気信号ａ〜ｆを演算処理し、フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥとを生成する。ＣＰＵ６０は、Ａ／Ｄコンバータ４０〜４５の出力信号のＤＣレベルを測定し、ＤＣレベルとＡ／Ｄコンバータのダイナミックレンジの中央値との差分が「０」となるようにＲＦアンプ部３０の可変抵抗器に制御信号ＯＣａ〜ＯＣｆを送る。ＣＰＵ６０は、出力信号の出力振幅がダイナミックレンジ内となるように、ＲＦアンプ部３０の可変抵抗器に制御信号ＧＣａ〜ＧＣｆを送る。
【選択図】 図１

Description

この発明は、光記録再生装置に関し、より特定的には、光記録再生装置に配された光ピックアップ装置におけるフォーカシング制御およびトラッキング制御に関する。

光記録再生装置においては、ディスク媒体上に安定して情報を記録し、それを忠実に再生するための装置として、光ピックアップ装置を備える。光ピックアップ装置は、半導体レーザからのレーザ光を集光してディスク媒体上の目標の位置に照射する対物レンズをディスクの面の振れに追従させるフォーカシング制御およびトラック振れに追従させるトラッキング制御を行なう対物レンズ駆動機構（以下、アクチュエータとも称する）を搭載して、ディスク媒体上の目標位置とレーザ光スポットの相対的位置関係を常に一定に維持するように自動調整する。

フォーカシング制御およびトラッキング制御については、対物レンズにより集光されてディスク媒体に照射されたビームの戻り光を検出することによって行なわれる。通常、フォトダイオードなどの受光素子によってビームの戻り光が受光されると、この受光素子の出力に基づき、アクチュエータを作動するというフィードバック制御が構成される（例えば、特許文献１，２参照）。

図７は、特許文献１に記載される光記録再生装置の主要部の構成を示す図である。

図７を参照して、光記録再生装置は、光ディスク１に対向して配される光ヘッド１００と、フォーカスエラー検出部１１０と、トラッキングエラー検出部１２０と、アナログ・ディジタル変換器（以下、Ａ／Ｄコンバータとも称する）１３０，１４０と、プロセッサ２００と、ディジタル・アナログ変換器（以下、Ｄ／Ａコンバータとも称する）８０，８１と、ドライバ９０，９１とを備える。

光ヘッド１００は、フォーカスアクチュエータ１０３と、トラッキングアクチュエータ１０４と、光学系１０２とを含む。

フォーカスエラー検出部１１０は、図示しないフォトダイオード部とアンプ部とから構成される。フォトダイオード部において、光ディスク１からの反射光は、４つの領域に分割されたフォトダイオード（図示せず）によって受光されると、これら４つの領域（例えば、ａ，ｂ，ｃ，ｄとする）のうち、対角に位置する領域の対（ａ，ｃ）および（ｂ，ｄ）の出力の和信号（ａ＋ｃ），（ｂ＋ｄ）が求められる。

アンプ部は、フォトダイオード部の出力和信号（ａ＋ｃ），（ｂ＋ｄ）を入力として、入力信号の差（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）に比例した出力電圧をフォーカスエラー信号ｆｅとして出力する。

トラッキングエラー検出部１２０も同様に、図示しないフォトダイオード部とアンプ部とから構成される。フォトダイオード部において、光ディスクからの反射光は、２つの領域（例えば、ｅ，ｆとする）に分割されたフォトダイオード（図示せず）によって受光されると、反射光量に応じた信号ｅ，ｆを出力する。

アンプ部は、フォトダイオード部の出力信号ｅ，ｆを入力として、入力信号の差（ｅ−ｆ）に比例した出力電圧をトラッキングエラー信号ｔｅとして出力する。

さらに、フォーカスエラー信号ｆｅとトラッキングエラー信号ｔｅとは、Ａ／Ｄコンバータ１３０，１４０において、それぞれ、デジタル化したフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥとに変換され、プロセッサ２００に入力される。

プロセッサ２００は、フォーカスエラー信号ＦＥに基づいてフォーカスドライブ信号ＦＤを生成するフォーカス制御部７０と、トラッキングエラー信号ＴＥに基づいてトラッキングドライブ信号ＴＤを生成するトラッキング制御部７１とを含む。生成されたフォーカスドライブ信号ＦＤとトラッキングドライブ信号ＴＤとは、Ｄ／Ａコンバータ８０，８１において、それぞれアナログ化されると、ドライバ９０，９１に入力される。

ドライバ９０は、フォーカスドライブ信号ＦＤに基づいて、光スポットを合焦点となるようにフォーカスアクチュエータ１０３を駆動する。ドライバ９１は、トラッキングドライブ信号ＴＤに基づいて、光スポット１０１をトラックの中心に位置するようにトラッキングアクチュエータ１０４を駆動する。

ここで、各エラー検出部１１０，１２０から出力されるフォーカスエラー信号ｆｅおよびトラッキングエラー信号ｔｅは、光ディスク１および光学系１０２の個体差によって、ゲインやオフセットにばらつきが生じる。このため、これらのエラー信号ｆｅ，ｔｅを受けるＡ／Ｄコンバータ１３０，１４０は、ばらつきも含めてプロセッサ２００に取込むことができるように、ダイナミックレンジの広いことが求められる。これは、高価なＡ／Ｄコンバータを要することから、装置のコストを高めてしまう要因となる。

そこで、図７に示すように、プロセッサ２００内部にエラー信号ｆｅ，ｔｅのゲインおよびオフセットを調整する部位を配し、このエラー検出部ゲイン・オフセット調整部１５０の出力によって、各エラー検出部１１０，１２０のゲインおよびオフセットのばらつきを自動的に補正することとする。

本構成により、Ａ／Ｄコンバータ１３０，１４０に必要とされるダイナミックレンジを狭くできることから、装置のコストの低減を図ることができる。
特開平６−１７６３７１号公報 特開平２−５２２８号公報

しかしながら、上記の光記録再生装置では、Ａ／Ｄコンバータ１３０，１４０に入力されるエラー信号ｆｅ，ｔｅは、フォーカスエラー検出部１１０およびトラッキングエラー検出部１２０において、各々のフォトダイオード部の受光出力を加算および減算して生成された信号である。このため、Ａ／Ｄコンバータ１３０，１４０においては、演算結果を取込むことができるだけのダイナミックレンジが必要であり、依然として、装置のコストが高価となってしまうことは否定できない。例えば、受光出力の出力振幅（ピーク・ピーク値）を１Ｖとすれば、フォーカスエラー信号ｆｅの出力振幅は４Ｖに相当することとなり、Ａ／Ｄコンバータには、これをカバーするだけのダイナミックレンジが求められる。

また、エラー信号の出力振幅が大きいことに相関して、オフセットおよびゲインの調整範囲も大きくなることから、これらの制御が複雑化し、コストがかさむという問題があった。

それゆえ、この発明の目的は、フォーカシング制御およびトラッキング制御を安定的かつ安価に行なうことができる光記録再生装置を提供することである。

この発明のある局面によれば、光ディスクからの光ビームの反射光量を検出し、反射光量に応じた電気信号を出力する受光素子と、受光素子から出力される電気信号を増幅する増幅部と、増幅部から出力される電気信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換器と、アナログ・ディジタル変換器から出力される電気信号を演算処理して、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を生成するエラー信号生成部と、増幅部から出力される電気信号に与えるオフセットおよびゲインを調整する第１および第２の制御信号を出力する制御部とを備える。制御部は、アナログ・ディジタル変換器から出力される電気信号を検出し、電気信号の直流成分とアナログ・ディジタル変換器のダイナミックレンジの中央値とが一致するように、電気信号にオフセットを与えるための第１の制御信号と、電気信号の出力振幅がアナログ・ディジタル変換器のダイナミックレンジの範囲内に収まるようにゲインを調整するための第２の制御信号とを出力する。増幅部は、第１および第２の制御信号に応じて、電気信号に与えるオフセットおよびゲインを調整し、増幅した電気信号をアナログ・ディジタル変換器に入力する。

好ましくは、増幅部は、電気信号と基準電圧との電位差を増幅する差動増幅器と、差動増幅器の第１の入力端子に結合され、基準電圧にオフセットを与えるための第１の可変抵抗器と、差動増幅器の出力端子と第２の入力端子との間に結合され、ゲインを変化させるための第２の可変抵抗器とを含む。第１の可変抵抗器は、第１の制御信号に応じて抵抗値を調整し、第２の可変抵抗器は、第２の制御信号に応じて抵抗値を調整する。

好ましくは、制御部は、中央演算処理装置を含む。

本発明の光記録再生装置によれば、受光素子の出力する電気信号をＡ／Ｄコンバータに直接的に入力し、デジタル化した電気信号からエラー信号を生成する構成とすることにより、電気信号を演算処理して生成したエラー信号をＡ／Ｄコンバータに入力する従来の光記録再生装置に対して、ダイナミックレンジの狭いＡ／Ｄコンバータで構成することができ、装置コストを低減することができる。

また、Ａ／Ｄコンバータに入力される電気信号の直流成分をオフセットすること、およびゲインを調整することにより、狭いダイナミックレンジにおいても、電気信号が波形飽和することなく、サーボ制御を安定して行なうことができる。

さらに、電気信号のオフセット調整を行なうＲＦアンプ部において、オフセットの調整範囲が、エラー信号をオフセットさせる従来の光記録再生装置における調整範囲に対して小さくなることから、制御が容易化され、コストをさらに低減することができる。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従う光記録再生装置の主要部の構成を示す図である。

図１を参照して、光記録再生装置は、図示しない光源から出射されたビームを光ディスク１に集光する対物レンズ１０と、対物レンズ１０をフォーカス方向およびトラッキング方向に制御駆動するためのアクチュエータ１１とを含む光ピックアップ装置と、光ディスク１の記録面で反射されたビームを受光する受光素子部と、ＲＦアンプ部３０と、Ａ／Ｄコンバータ４０〜４５とを備える。

受光素子部は、十字形状に４分割されたフォトディテクタ２０と、２分割されたフォトディテクタ２１とで構成される。

フォトディテクタ２０は、光ディスク１の半径方向に関して２分割され、かつ接線方向に関して２分割されて形成された４つの領域Ａ〜Ｄを有する。光ディスク１からの反射光ビームが集光されて入射されると、４つの領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれは、入力した反射光量に応じた電気信号ａ，ｂ，ｃ，ｄを出力する。

フォトディテクタ２１は、光ディスク１の半径方向に関して２分割された領域Ｅ，Ｆを有する。光ディスク１からの反射光ビームが集光されて入射されると、２つの領域Ｅ，Ｆのそれぞれは、入力した反射光量に応じた電気信号ｅ，ｆを出力する。

ＲＦアンプ部３０は、電気信号ａ〜ｆのそれぞれを入力電圧とする複数の差動増幅器で構成される。電気信号ａ〜ｆは、ＲＦアンプ部３０において、それぞれ差動増幅されて出力される。

Ａ／Ｄコンバータ４０〜４５は、ＲＦアンプ部３０の出力信号に対応して、並列に配される。Ａ／Ｄコンバータ４０〜４５は、ＲＦアンプ部３０を介して入力された電気信号ａ〜ｆをデジタル化して出力する。

光記録再生装置は、Ａ／Ｄコンバータ４０〜４５の出力信号、すなわちデジタル化された電気信号ａ〜ｆを演算処理してフォーカスエラー信号ＦＥおよびトラッキングエラー信号ＴＥを生成する演算回路５０と、ＣＰＵ６０と、フォーカス制御部７０と、トラッキング制御部７１と、Ｄ／Ａコンバータ８０，８１と、ドライバ９０，９１とをさらに備える。

演算回路５０は、図示は省略するが、２つの加算回路と差分回路とを含む。加算回路の各々は、フォトディテクタ２０の４つの領域のうち対角に位置する領域同士である、領域ＡおよびＣからの電気信号の和信号（ａ＋ｃ）と領域ＢおよびＤからの電気信号の和信号（ｂ＋ｄ）とをそれぞれ算出する。加算結果である電気信号の和信号（ａ＋ｃ），（ｂ＋ｄ）は、差分回路に出力される。差分回路は、２つの和信号（ａ＋ｃ），（ｂ＋ｄ）の差分（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）を求めて、フォーカスエラー信号ＦＥとして、フォーカス制御部７０に与える。

演算回路５０は、さらに、図示しない差分回路を含む。差分回路は、フォトディテクタ２１の領域Ｅ，Ｆからの電気信号ｅ，ｆの差分（ｅ−ｆ）を求めて、トラッキングエラー信号ＴＥとして、トラッキング制御部７１に与える。

以上のように、本実施の形態では、エラー信号の生成を３ビーム法に基づいて行なっている。エラー信号を生成するための他の技術としては、プッシュプル法、非点収差法などが知られている。本発明は、これらの技術についても適用することができる。なお、非点収差法の場合、トラッキングエラー信号ＴＥについては、フォーカスエラー信号ＦＥと同じく、４分割フォトディテクタ２０の電気信号ａ〜ｄを演算して得られる信号（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）から求めることができる。

フォーカス制御部７０とトラッキング制御部７１とは、得られたエラー信号ＦＥ，ＴＥに基づいて、フォーカスドライブ信号ＦＤとトラッキングドライブ信号ＴＤとを生成する。

生成されたフォーカスドライブ信号ＦＤとトラッキングドライブ信号ＴＤとは、Ｄ／Ａコンバータ８０，８１において、それぞれアナログ化されると、ドライバ９０，９１に入力される。

ドライバ９０は、フォーカスドライブ信号ＦＤに基づいて、光スポットを合焦点となるように、フォーカス方向にアクチュエータ１１を駆動する。ドライバ９１は、トラッキングドライブ信号ＴＤに基づいて、光スポット１０１をトラックの中心に位置するように、トラッキング方向にアクチュエータ１１を駆動する。

本実施の形態に従う光記録再生装置は、図７に示す従来の光記録再生装置と比較して、Ａ／Ｄコンバータ４０〜４５に入力される信号が、受光素子部で検出した電気信号ａ〜ｆを加工したエラー信号ｆｅ，ｔｅではなく、電気信号ａ〜ｆそのものである点で異なっている。

詳細には、図７に示す従来の光記録再生装置では、Ａ／Ｄコンバータ１３０，１４０に入力される信号は、フォーカスエラー信号ｆｅ（＝（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ））およびトラッキングエラー信号ｔｅ（＝（ｅ−ｆ））である。これに対して、本実施の形態では、Ａ／Ｄコンバータ４０〜４５に入力される信号は、フォトダイオード２０，２１から出力される電気信号ａ〜ｆである。

本実施の形態によれば、Ａ／Ｄコンバータの入力信号の出力振幅は小さくなることから、Ａ／Ｄコンバータのダイナミックレンジを狭くすることができる。理想的には、４つの電気信号ａ〜ｄを演算して生成されるフォーカスエラー信号（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）に対して、単一の電気信号は、その出力振幅が１／４であることから、Ａ／Ｄコンバータのダイナミックレンジは、従来の１／４に低減される。したがって、ダイナミックレンジの狭い安価なＡ／Ｄコンバータで構成することができることから、装置コストを低減することが可能となる。

さらに、最近では、ＬＳＩ（大規模集積回路）の高集積化に伴なって、これまでアナログＩＣ部に搭載されていた回路をデジタルＩＣ部に一体化させて搭載し、アナログ処理からデジタル処理に移行させる傾向にある。

本実施の形態では、これまでアナログＩＣ部に搭載されるＲＦアンプ部で実行されていたエラー信号の生成を、デジタルＩＣ部に搭載した演算回路で行なうことから、装置の小型化を図ることができる。

以上のように、本実施の形態では、フォトディテクタで検出した電気信号を直接Ａ／Ｄコンバータに入力する構成とすることにより、Ａ／Ｄコンバータのダイナミックレンジを狭くすることができる。しかしながら、電気信号の出力振幅がダイナミックレンジを越えてしまう場合は、電気信号が波形飽和し、サーボ制御の精度が損なわれる。

そこで、電気信号に対してオフセットおよびゲインの調整を行なうことにより、狭いダイナミックレンジのＡ／Ｄコンバータにおいて起こり得る電気信号の波形飽和を回避し、安定してサーボ制御を行なうことが可能となる。本実施の形態では、さらに、ＲＦアンプ部３０にオフセット調整機能とゲイン調整機能とをもたせることにより、安定したサーボ制御の実現を図る。

図２は、図１に示すＲＦアンプ部３０の構成を示す図である。ＲＦアンプ部３０は、電気信号ａ〜ｆのそれぞれに対して配される複数の差動増幅器ＯＰａ〜ＯＰｆを含む。差動増幅器ＯＰａ〜ＯＰｆは、互いに同じ構成であることから、図２では、電気信号ａに対応して配される差動増幅器ＯＰａを代表して示す。

図２を参照して、差動増幅器ＯＰａは、反転増幅器であり、反転入力端子に電気信号ａが入力される。差動増幅器ＯＰａの出力端子は、Ａ／Ｄコンバータ４１の入力端子に結合される。反転入力端子と出力端子との間には、帰還抵抗として、可変抵抗器ＶＲＧａが結合される。非反転入力端子と接地電位との間には、可変抵抗器ＶＲＯａが結合される。

差動増幅器ＯＰａにおいて、非反転入力端子に接続された可変抵抗器ＶＲＯａの抵抗値を調整することにより、差動増幅器ＯＰの出力電圧をオフセットさせることができる。このため、可変抵抗器ＶＲＯａは、オフセット調整部として機能する。

さらに、差動増幅器ＯＰａにおいて、可変抵抗器ＶＲＧａの抵抗値を調整することにより、差動増幅器ＯＰａのゲインを増減することができる。このため、可変抵抗器ＶＲＧａは、ゲイン調整部として機能する。

なお、図示しない差動増幅器ＯＰｂ〜ＯＰｆにおいても、同様に、オフセット調整部としての可変抵抗器ＶＲＯｂ〜ＶＲＯｆと、ゲイン調整部としての可変抵抗器ＶＲＧｂ〜ＶＲＧｆとがそれぞれ配される。

可変抵抗器ＶＲＯａ〜ＶＲＯｆにおいて、抵抗値の調整は、図１に示すＣＰＵ６０からの制御信号ＯＣａ〜ＯＣｆに応じて行なわれる。

再び図１を参照して、ＣＰＵ６０は、Ａ／Ｄコンバータ４０〜４５の出力信号を取込んで、各出力信号の直流（ＤＣ）レベルを測定する。得られたＤＣレベルと基準電圧（Ａ／Ｄコンバータのダイナミックレンジの中央値に相当）とを比較し、その差分を算出する。ＣＰＵ６０は、差分が「０」となるように、すなわち、出力信号のＤＣレベルと基準電圧とが一致するように、ＲＦアンプ部３０の可変抵抗器ＶＲＯａ〜ＶＲＯｆに制御信号ＯＣａ〜ＯＣｆを送る。

可変抵抗器ＶＲＯａ〜ＶＲＯｆは、対応する制御信号ＯＣａ〜ＯＣｆに応じて、抵抗値を調整する。これにより、差動増幅器ＯＰａ〜ＯＰｆの出力電圧（すなわち、Ａ／Ｄコンバータ４０〜４５の入力信号）は、オフセットされて、ＤＣレベルがダイナミックレンジの中央値に設定される。

可変抵抗器ＶＲＧａ〜ＶＲＧｆにおいて、抵抗値の調整は、ＣＰＵ６０からの制御信号ＧＣａ〜ＧＣｆに応じて行なわれる。ＣＰＵ６０は、Ａ／Ｄコンバータ４０〜４５の出力信号を取込んで、各出力信号の最大値と最小値との電位差（出力振幅）を測定する。ＣＰＵ６０は、さらに、得られた電位差がＡ／Ｄコンバータのダイナミックレンジの範囲内であるか否かを判定する。電位差がダイナミックレンジの範囲内にないときには、ＣＰＵ６０は、電位差がダイナミックレンジ内に収まるように、ＲＦアンプ部３０の可変抵抗器ＶＲＧａ〜ＶＲＧｆに制御信号ＧＣａ〜ＧＣｆを送る。

可変抵抗器ＶＲＧａ〜ＶＲＧｆは、対応する制御信号ＧＣａ〜ＧＣｆに応じて、抵抗値を調整する。これにより、差動増幅器ＯＰａ〜ＯＰｆは、ゲインが調整されて、出力電圧（すなわち、Ａ／Ｄコンバータ４０〜４５の入力信号）は、出力振幅がダイナミックレンジの範囲内となるように調整される。

以上のように、電気信号ａ〜ｆは、ＲＦアンプ部３０において、Ａ／Ｄコンバータ４０〜４５のダイナミックレンジに合わせてオフセットおよびゲインが調整されることから、ダイナミックレンジの狭いＡ／Ｄコンバータにおいても、サーボ制御を安定して行なうことができる。

また、単一の電気信号の出力振幅が小さいために、オフセットおよびゲインの調整範囲は小さくなり、これらの制御が容易化されることから、コスト低減を図ることができる。

図３は、図２に示すＲＦアンプ部３０におけるオフセット調整動作を説明するためのフロー図である。

通常、フォーカスサーボをかける際には、最初にフォーカスサーボがオフの状態で、フォーカスアクチュエータを上下させることにより、フォーカスエラー信号を正しく検出できる範囲に調整する。フォーカスエラー信号が当該範囲に入ると、フォーカスエラー信号に”Ｓ”の形をした誤差信号が現われる。フォーカスエラー信号のゼロクロスを見て、フォーカスサーボをオン状態とすることにより、フォーカスサーボが完成する。

本実施の形態では、光記録再生装置の立上げ時において、光ディスク１を駆動させ（ステップＳ０１）、フォーカスサーボがオフ状態において、Ａ／Ｄコンバータ４０〜４５のダイナミックレンジの調整を開始する（ステップＳ０２）。フォーカスサーボをオンする際のダイナミックレンジを確保するためである。

Ａ／Ｄコンバータ４０〜４５のダイナミックレンジの調整は、先述のように、ＲＦアンプ部３０の出力信号のＤＣレベルを測定して行なわれる（ステップＳ０３）。詳細には、フォトディテクタ２０，２１から出力される電気信号ａ〜ｆは、ＲＦアンプ部３０を介してＡ／Ｄコンバータ４０〜４５に入力される。ＣＰＵ６０は、Ａ／Ｄコンバータ４０〜４５のそれぞれからデジタル化されて出力される電気信号ａ〜ｆを取込み、そのＤＣレベル（例えば、Ｘ［ｍＶ］とする）を検出する（ステップＳ０４）。

次に、ＣＰＵ６０は、電気信号ａ〜ｆのＤＣレベルの測定結果Ｘ［ｍＶ］と基準ＤＣレベル（例えば、Ｙ［ｍＶ］とする）とから、オフセット印加電圧（Ｘ−Ｙ）［ｍＶ］を算出する（ステップＳ０５）。基準ＤＣレベルＹ［ｍＶ］は、Ａ／Ｄコンバータ４０〜４５のダイナミックレンジの中央値に相当する。

さらに、ＣＰＵ６０は、ＲＦアンプ部３０の可変抵抗器ＶＲＯａ〜ＶＲＯｆの各々に対して、オフセット印加電圧（Ｘ−Ｙ）［ｍＶ］分をオフセットするための制御信号ＯＣａ〜ＯＣｆを出力する。ＲＦアンプ部３０の差動増幅器ＯＰａ〜ＯＰｆに配された可変抵抗器ＶＲＯａ〜ＶＲＯｆは、対応する制御信号ＯＣａ〜ＯＣｆに応じて、抵抗値を調整する（ステップＳ０６）。

ステップＳ０６において、ＲＦアンプ部３０の出力信号のＤＣレベルがオフセットされて、信号中心が基準ＤＣレベルと一致すると、フォーカスサーボをオン状態とする（ステップＳ０７）。

光記録再生装置は、続いて、図示しないフォーカスサーチ動作を行なう。このとき、Ａ／Ｄコンバータ４０〜４５にそれぞれ入力される電気信号ａ〜ｆは、上記のオフセット調整動作によって、ダイナミックレンジの中央値をＤＣレベルとする信号となっている。

さらに、ＣＰＵ６０は、電気信号ａ〜ｆの振幅の最大値と最小値とを測定し、これらがＡ／Ｄコンバータのダイナミックレンジの範囲内に含まれるように、制御信号ＧＣａ〜ＧＣｆを出力する。制御信号ＧＣａ〜ＧＣｆに応じて、ＲＦアンプ部３０の差動増幅器ＯＰａ〜ＯＰｆに配された可変抵抗器ＶＲＧａ〜ＶＲＧｆの抵抗値が調整されることにより、電気信号ａ〜ｆのゲインが調整される。

このように、電気信号ａ〜ｆは、オフセットおよびゲインがＡ／Ｄコンバータ４０〜４５のダイナミックレンジに収まるように個別に調整されることにより、ダイナミックレンジの狭いＡ／Ｄコンバータにおいても、波形飽和を起こすことがなく、安定してサーボ制御を行なうことができる。

図４は、図２に示すＲＦアンプ部３０のオフセット調整動作を説明するためのフロー図である。

以下に示す動作は、図３のオフセット調整動作によってフォーカスサーボがオンされた後に実行されるトラッキングサーチ動作および通常再生動作において、ダイナミックレンジを確保するために行なわれるものである。

最初に、光ディスク１が駆動されて（ステップＳ１０）、フォーカスサーボがオン状態になると（ステップＳ１１）、Ａ／Ｄコンバータ４０〜４５のダイナミックレンジの調整が開始される（ステップＳ１２）。

ダイナミックレンジの調整は、図３と同様に、ＲＦアンプ部３０の出力信号のＤＣレベルを測定して行なわれる（ステップＳ１３）。

詳細には、フォトディテクタ２０，２１から出力される電気信号ａ〜ｆは、ＲＦアンプ部３０を介してＡ／Ｄコンバータ４０〜４５に入力される。ＣＰＵ６０は、Ａ／Ｄコンバータ４０〜４５の各々からデジタル化されて出力される電気信号ａ〜ｆを取込み、そのＤＣレベル（例えば、Ｘ［ｍＶ］とする）を検出する（ステップＳ１４）。

次に、ＣＰＵ６０は、電気信号ａ〜ｆのＤＣレベルの測定結果Ｘ［ｍＶ］と基準ＤＣレベル（例えば、Ｙ［ｍＶ］とする）とから、オフセット印加電圧（Ｘ−Ｙ）［ｍＶ］を算出する（ステップＳ１５）。基準ＤＣレベルＹ［ｍＶ］は、Ａ／Ｄコンバータ４０〜４５のダイナミックレンジの中央値に相当する。

ＣＰＵ６０は、ＲＦアンプ部３０の可変抵抗器ＶＲＯａ〜ＶＲＯｆに対して、オフセット印加電圧（Ｘ−Ｙ）［ｍＶ］分をオフセットするための制御信号ＯＣａ〜ＯＣｆを出力する。ＲＦアンプ部３０の可変抵抗器ＶＲＯａ〜ＶＲＯｆは、対応する制御信号ＯＣａ〜ＯＣｆに応じて、抵抗値を調整する（ステップＳ１６）。

さらに、図示しないゲイン調整については、ＣＰＵ６０は、ＲＦアンプ部３０の出力信号の最大値と最小値とを測定し、これらがＡ／Ｄコンバータのダイナミックレンジの範囲内に含まれるように、制御信号ＧＣａ〜ＧＣｆを出力する。制御信号ＧＣａ〜ＧＣｆに応じて、ＲＦアンプ部３０の可変抵抗器ＶＲＧａ〜ＶＲｆの抵抗値が調整されることにより、電気信号ａ〜ｆのゲインが調整される。

このようにして、電気信号ａ〜ｆは、トラッキングサーボをオン状態としたとき、および再生状態において、信号中心を基準ＤＣレベルとしてＡ／Ｄコンバータ４０〜４５のダイナミックレンジに収まるように調整され、波形飽和が回避される。したがって、ダイナミックレンジの狭いＡ／Ｄコンバータを用いたサーボ機構を構成においても、安定したサーボ制御を行なうことができ、装置コストを抑えることができる。

以上のように、この発明の実施の形態１によれば、受光素子の出力する電気信号をＡ／Ｄコンバータに直接的に入力し、デジタル化した電気信号からエラー信号を生成する構成とすることにより、電気信号を演算処理して生成したエラー信号をＡ／Ｄコンバータに入力する従来の光記録再生装置に対して、ダイナミックレンジの狭いＡ／Ｄコンバータで構成することができ、装置コストを低減することができる。

また、Ａ／Ｄコンバータに入力される電気信号の直流成分をオフセットすること、およびゲインを調整することにより、狭いダイナミックレンジにおいても、電気信号が波形飽和することなく、サーボ制御を安定して行なうことができる。

さらに、電気信号のオフセット調整を行なうＲＦアンプ部において、オフセットの調整範囲が、エラー信号をオフセットさせる従来の光記録再生装置における調整範囲に対して小さくなることから、制御が容易化され、コストをさらに低減することができる。

［実施の形態２］
図５は、この発明の実施の形態２に従う光記録再生装置の構成を示す図である。

図５を参照して、光記録再生装置は、光源から出射されたビームを光ディスク１に集光する対物レンズ１０と、対物レンズ１０をフォーカス方向およびトラッキング方向に制御駆動するためのアクチュエータ１１とを含む光ピックアップ装置と、光ディスク１の記録面で反射されたビームを受光する受光素子部と、ＲＦアンプ部３１と、Ａ／Ｄコンバータ４６〜４９とを備える。

光記録再生装置は、Ａ／Ｄコンバータ４６〜４９の出力信号を演算処理してフォーカスエラー信号ＦＥおよびトラッキングエラー信号ＴＥを生成する演算回路５１と、ＣＰＵ６０と、フォーカス制御部７０と、トラッキング制御部７１と、Ｄ／Ａコンバータ８０，８１と、ドライバ９０，９１とをさらに備える。

受光素子部は、十字形状に分割されたフォトディテクタ２０と、２分割されたフォトディテクタ２１とを含む。

フォトディテクタ２０は、光ディスク１の半径方向に関して２分割されかつ接線方向に関して２分割されて形成された４つの領域Ａ〜Ｄを有する。光ディスク１からの反射光ビームが集光されて入射されると、４つの領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれは、入力した反射光量に応じた電気信号ａ，ｂ，ｃ，ｄを出力する。

フォトディテクタ２１は、光ディスク１の半径方向に関して２分割された領域Ｅ，Ｆを有する。光ディスク１からの反射光ビームが集光されて入射されると、２つの領域Ｅ，Ｆのそれぞれは、入力した反射光量に応じた電気信号ｅ，ｆを出力する。

フォトディテクタ２０から出力される電気信号ａ〜ｄは、４つの領域Ａ〜Ｄのうち対角に位置する領域同士である、領域ＡおよびＣからの電気信号の和信号（ａ＋ｃ）と領域ＢおよびＤからの電気信号の和信号（ｂ＋ｄ）とがそれぞれ算出される。加算結果である電気信号の和信号（ａ＋ｃ），（ｂ＋ｄ）は、ＲＦアンプ部３１に入力される。

ＲＦアンプ部３１は、電気信号ａ＋ｃ，ｂ＋ｄ，ｅ，ｆのそれぞれを入力電圧とする複数の差動増幅器を含む。電気信号ａ＋ｃ，ｂ＋ｄ，ｅ，ｆは、ＲＦアンプ部３１において、それぞれ差動増幅されて出力される。後述するように、ＲＦアンプ部３１は、複数の差動増幅器の各々に対して配され、出力レベルのオフセットおよびゲインを調整するための可変抵抗器をさらに含む。

Ａ／Ｄコンバータ４６〜４９は、ＲＦアンプ部３１の出力信号に対応して、並列に配される。Ａ／Ｄコンバータ４６〜４９は、ＲＦアンプ部３１を介して入力された電気信号ａ＋ｃ，ｂ＋ｄ，ｅ，ｆをデジタル化して出力する。

演算回路５１は、図示しない第１および第２の差分回路を含む。第１の差分回路は、電気信号の和信号（ａ＋ｃ），（ｂ＋ｄ）の差分（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）を求めて、フォーカスエラー信号ＦＥとして、フォーカス制御部７０に与える。

第２の差分回路は、フォトディテクタ２１の領域Ｅ，Ｆからの電気信号ｅ，ｆの差分（ｅ−ｆ）を求めて、トラッキングエラー信号ＴＥとして、トラッキング制御部７１に与える。

なお、本実施の形態では、実施の形態１と同様に、３ビーム法に基づいて各エラー信号を生成する構成としたが、エラー信号を生成する他の技術に対しても適用可能である。

光記録再生装置は、さらに、生成したフォーカスエラー信号ＦＥおよびトラッキングエラー信号ＴＥに基づいて、アクチュエータを駆動するが、これらの動作は、実施の形態１で説明した動作と同じであることから、詳細な説明は省略する。

以上に示すように、本実施の形態の光記録再生装置は、図１に示す実施の形態１の光記録再生装置と基本的な構成を同じくするが、フォトディテクタ２０から出力される電気信号ａ〜ｄが、対角する領域同士の信号がそれぞれ加算されてＲＦアンプ部３０に入力される点で異なる。

したがって、本構成において、Ａ／Ｄコンバータ４７，４８に入力される信号は、電気信号の和信号（ａ＋ｃ），（ｂ＋ｄ）であり、これらの出力振幅は、フォーカスエラー信号（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）の出力振幅の１／２となる。このため、Ａ／Ｄコンバータ４７，４８に求められるダイナミックレンジは、従来の光記録再生装置におけるＡ／Ｄコンバータのダイナミックレンジの１／２に低減される。したがって、ダイナミックレンジの狭い安価なＡ／Ｄコンバータで構成することができ、コストが低減される。

なお、図１に示す実施の形態１の構成と比較すると、Ａ／Ｄコンバータ４７，４８のダイナミックレンジが２倍に拡大されることとなるが、Ａ／Ｄコンバータの総数を減らすことができるという利点を有する。

図６は、図５に示すＲＦアンプ部３１の構成を示す図である。ＲＦアンプ部３１は、電気信号の和信号（ａ＋ｃ），（ｂ＋ｄ）および電気信号ｅ，ｆのそれぞれに対して配される複数の差動増幅器ＯＰａ＋ｃ，ＯＰｂ＋ｄ，ＯＰｅ，ＯＰｆを含む。これらの差動増幅器は、互いに同じ構成であることから、図６では、代表して差動増幅器ＯＰａ＋ｃについて示す。

図６を参照して、差動増幅器ＯＰａ＋ｃは、反転増幅器であり、反転入力端子に電気信号ａ＋ｃが入力される。差動増幅器ＯＰａ＋ｃの出力端子は、Ａ／Ｄコンバータ４７の入力端子に結合される。反転入力端子と出力端子との間には、帰還抵抗として、可変抵抗器ＶＲＧａ＋ｃが結合される。非反転入力端子と接地電位との間には、可変抵抗器ＶＲＯａ＋ｃが結合される。

差動増幅器ＯＰａ＋ｃにおいて、非反転入力端子に接続された可変抵抗器ＶＲＯａ＋ｃの抵抗値を調整することにより、差動増幅器ＯＰａ＋ｃの出力電圧をオフセットさせることができる。このため、可変抵抗器ＶＲＯａ＋ｃは、オフセット調整部として機能する。

さらに、差動増幅器ＯＰａ＋ｃにおいて、可変抵抗器ＶＲＧａ＋ｃの抵抗値を調整することにより、差動増幅器ＯＰａ＋ｃのゲインを増減することができる。このため、可変抵抗器ＶＲＧａ＋ｃは、ゲイン調整部として機能する。

なお、図示しない差動増幅器ＯＰｂ＋ｄ，ＯＰｅ，ＯＰｆにおいても、同様に、オフセット調整部としての可変抵抗器ＶＲＯｂ＋ｄ，ＶＲＯｅ，ＶＲＯｆと、ゲイン調整部としての可変抵抗器ＶＲＧｂ＋ｄ，ＶＲＧｅ，ＶＲＧｆとがそれぞれ配される。

可変抵抗器ＶＲＯａ＋ｃ，ＶＲＯｂ＋ｄ，ＶＲＯｅ，ＶＲＯｆにおいて、抵抗値の調整は、図５に示すＣＰＵ６０からの制御信号ＯＣａ＋ｃ，ＯＣｂ＋ｄ，ＯＣｅ，ＯＣｆに応じて行なわれる。

再び図５を参照して、ＣＰＵ６０は、Ａ／Ｄコンバータ４６〜４９の出力信号を取込んで、各出力信号の直流（ＤＣ）レベルを測定する。得られたＤＣレベルと基準電圧（Ａ／Ｄコンバータのダイナミックレンジの中央値に相当）とを比較し、その差分を算出する。ＣＰＵ６０は、差分が「０」となるように、すなわち、出力信号のＤＣレベルと基準電圧とが一致するように、ＲＦアンプ部３１の可変抵抗器ＶＲＯａ＋ｃ，ＶＲＯｂ＋ｄ，ＶＲＯｅ，ＶＲＯｆに制御信号ＯＣａ＋ｃ，ＯＣｂ＋ｄ，ＯＣｅ，ＯＣｆを送る。

可変抵抗器ＶＲＯａ＋ｃ，ＶＲＯｂ＋ｄ，ＶＲＯｅ，ＶＲＯｆは、対応する制御信号ＯＣａ＋ｃ，ＯＣｂ＋ｄ，ＯＣｅ，ＯＣｆに応じて、抵抗値を調整する。これにより、差動増幅器ＯＰａ＋ｃ，ＯＰｂ＋ｄ，ＯＰｅ，ＯＰｆの出力電圧（すなわち、Ａ／Ｄコンバータ４６〜４９の入力信号）は、オフセットされて、ＤＣレベルがダイナミックレンジの中央値に設定される。

可変抵抗器ＶＲＧａ＋ｃ，ＶＲＧｂ＋ｄ，ＶＲＧｅ，ＶＲＧｆにおいて、抵抗値の調整は、ＣＰＵ６０からの制御信号ＧＣａ＋ｃ，ＧＣｂ＋ｄ，ＧＣｅ，ＧＣｆに応じて行なわれる。ＣＰＵ６０は、Ａ／Ｄコンバータ４６〜４９の出力信号を取込んで、各出力信号の最大値と最小値との電位差（出力振幅）を測定する。ＣＰＵ６０は、さらに、得られた電位差がＡ／Ｄコンバータのダイナミックレンジの範囲内であるか否かを判定する。電位差がダイナミックレンジの範囲内にないときには、ＣＰＵ６０は、電位差がダイナミックレンジ内に収まるように、ＲＦアンプ部３１の可変抵抗器ＶＲＧａ＋ｃ，ＶＲＧｂ＋ｄ，ＶＲＧｅ，ＶＲＧｆに制御信号ＧＣａ＋ｃ，ＧＣｂ＋ｄ，ＧＣｅ，ＧＣｆを送る。

可変抵抗器ＶＲＧａ＋ｃ，ＶＲＧｂ＋ｄ，ＶＲＧｅ，ＶＲＧｆは、対応する制御信号ＧＣａ＋ｃ，ＧＣｂ＋ｄ，ＧＣｅ，ＧＣｆに応じて、抵抗値を調整する。これにより、差動増幅器ＯＰａ＋ｃ，ＯＰｂ＋ｄ，ＯＰｅ，ＯＰｆは、ゲインが調整されて、出力電圧（すなわち、Ａ／Ｄコンバータ４６〜４９の入力信号）は、出力振幅がダイナミックレンジの範囲内となるように調整される。

以上のように、電気信号ａ＋ｃ，ｂ＋ｄ，ｅ，ｆは、ＲＦアンプ部３１において、Ａ／Ｄコンバータ４６〜４９のダイナミックレンジに合わせてオフセットおよびゲインが調整されることから、ダイナミックレンジの狭いＡ／Ｄコンバータにおいても、サーボ制御を安定して行なうことができる。なお、ＲＦアンプ部における具体的な調整動作については、実施の形態１の図３，４で説明したものと同じであることから、詳細な説明は省略する。

以上のように、この発明の実施の形態２によれば、受光素子の出力する電気信号をＡ／Ｄコンバータに直接的または演算処理の一部を施して入力し、得られた信号からエラー信号を生成する構成とすることにより、電気信号を演算処理して生成したエラー信号をＡ／Ｄコンバータに入力する従来の光記録再生装置に対して、ダイナミックレンジの狭いＡ／Ｄコンバータで構成することができ、装置コストを低減することができる。

また、Ａ／Ｄコンバータに入力される電気信号のＤＣレベルおよびゲインを調整することにより、狭いダイナミックレンジにおいても、電気信号が波形飽和することなく、サーボ制御を安定して行なうことができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態１に従う光記録再生装置の主要部の構成を示す図である。 図１に示すＲＦアンプ部３０の構成を示す図である。 図２に示すＲＦアンプ部３０におけるオフセット調整動作を説明するためのフロー図である。 図２に示すＲＦアンプ部３０のオフセット調整動作を説明するためのフロー図である。 この発明の実施の形態２に従う光記録再生装置の構成を示す図である。 図１に示すＲＦアンプ部３０の構成を示す図である。 特許文献１に記載の光記録再生装置の主要部の構成を示す図である。

符号の説明

１ 光ディスク、２ スピンドルモータ、１０ 対物レンズ、１１ アクチュエータ、２０，２１ フォトディテクタ、３０，３１ ＲＦアンプ部、４０〜４９ Ａ／Ｄコンバータ、５０，５１ 演算回路、６０ ＣＰＵ、７０ フォーカス制御部、７１ トラッキング制御部、８０，８１ Ｄ／Ａコンバータ、９０，９１ ドライバ、ＯＰａ〜ＯＰｆ 差動増幅器、ＶＲＯａ〜ＶＲＯｆ，ＶＲＯａ＋ｃ，ＶＲＯｂ＋ｄ，ＶＲＧａ〜ＶＲＧｆ，ＶＲＧａ＋ｃ，ＶＲＧｂ＋ｄ 可変抵抗器、ＯＣａ〜ＯＣｆ，ＯＣａ＋ｃ，ＯＣｂ＋ｄ 制御信号、ＧＣａ〜ＧＣｆ，ＧＣａ＋ｃ，ＧＣｂ＋ｄ 制御信号、ＦＤ フォーカスドライブ信号、ＴＤ トラッキングドライブ信号、ＦＥ フォーカスエラー信号、ＴＥ トラッキングエラー信号、１００ 光ヘッド、１０１ 光スポット、１０２ 光学系、１０３ フォーカスアクチュエータ、１０４ トラッキングアクチュエータ、１１０ フォーカスエラー検出部、１２０ トラッキングエラー検出部、１３０，１４０ Ａ／Ｄコンバータ、１５０ エラー検出部オフセット・ゲイン調整部、２００ プロセッサ。

Claims (3)

1. 光ディスクからの光ビームの反射光量を検出し、反射光量に応じた電気信号を出力する受光素子と、
   前記受光素子から出力される前記電気信号を増幅する増幅部と、
   前記増幅部から出力される前記電気信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換器と、
   前記アナログ・ディジタル変換器から出力される前記電気信号を演算処理して、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を生成するエラー信号生成部と、
   前記増幅部から出力される前記電気信号に与えるオフセットおよびゲインを調整する第１および第２の制御信号を出力する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記アナログ・ディジタル変換器から出力される前記電気信号を検出し、前記電気信号の直流成分と前記アナログ・ディジタル変換器のダイナミックレンジの中央値とが一致するように、前記電気信号にオフセットを与えるための第１の制御信号と、前記電気信号の出力振幅が前記アナログ・ディジタル変換器のダイナミックレンジの範囲内に収まるようにゲインを調整するための第２の制御信号とを出力し、
   前記増幅部は、前記第１および第２の制御信号に応じて、前記電気信号に与えるオフセットおよびゲインを調整し、増幅した前記電気信号を前記アナログ・ディジタル変換器に入力する、光記録再生装置。
2. 前記増幅部は、前記電気信号と基準電圧との電位差を増幅する差動増幅器と、前記差動増幅器の第１の入力端子に結合され、前記基準電圧にオフセットを与えるための第１の可変抵抗器と、前記差動増幅器の出力端子と第２の入力端子との間に結合され、ゲインを変化させるための第２の可変抵抗器とを含み、前記第１の可変抵抗器は、前記第１の制御信号に応じて抵抗値を調整し、前記第２の可変抵抗器は、前記第２の制御信号に応じて抵抗値を調整する、請求項１に記載の光記録再生装置。
3. 前記制御部は、中央演算処理装置を含む、請求項１または２に記載の光記録再生装置。

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