JP2880374B2

JP2880374B2 - 光ディスク装置のフォーカス制御装置

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Publication number: JP2880374B2
Application number: JP15244793A
Authority: JP
Inventors: 野村　　勝
Original assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Current assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date: 1993-06-23
Filing date: 1993-06-23
Publication date: 1999-04-05
Anticipated expiration: 2014-04-05
Also published as: JPH0714179A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク装置のフォ
ーカス制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク装置においては、情報の記録
・再生に際して光ビームを光ディスクの記録面に対して
常に良好な集束状態に保つ必要がある。このため、フォ
ーカス（あるいはフォーカシング）サーボが行われる。

【０００３】図１６は従来の光ディスク装置における、
フォーカス制御装置の一例である。

【０００４】光ピックアップ１は光ディスク２の記録面
２Ａ上に光ビーム３をレンズ４を通して集束光として照
射し、情報の記録再生を行う。また、光ピックアップ１
は光ディスク２から反射された光に基づき、その内部の
図示しない光学系から得られる信号を誤差信号生成回路
５に送り、誤差信号生成回路５はこれに従って光ビーム
３の集束位置３Ａと光ディスク２の記録面２Ａとの垂直
方向のずれ量を示すフォーカス誤差信号ＦＥＳや、光デ
ィスク２の記録面２Ａ上に刻まれた図示しないトラック
と光ビーム３との、光ディスク２の半径方向のずれ量を
示すトラッキング誤差信号ＴＥＳなどを生成する。

【０００５】フォーカス誤差信号ＦＥＳは位相補償回路
６、スイッチ７、およびドライバー８を経て光ピックア
ップ１内のフォーカスアクチュエーター９に加えられ、
フォーカスアクチュエーター９はレンズ４を光ディスク
２の記録面２Ａに垂直な方向に駆動して光ビーム３の集
束位置３Ａを変化させる。フォーカスサーチ回路１０
は、後述するフォーカスサーチのためにフォーカスアク
チュエーター９を駆動させる。コントローラー１１はフ
ォーカス誤差信号ＦＥＳを観測すると共に、このフォー
カス制御装置全体の管理・制御を行う。

【０００６】次に、光ディスク２の記録面２Ａと光ビー
ム３の集束位置３Ａとのずれ量と、フォーカス誤差信号
ＦＥＳとの関係について説明する。図１７は、光ディス
ク２の記録面２Ａと光ビーム３の集束位置３Ａとのずれ
量Δｘを横軸に、光ピックアップ１内部の光学系と誤差
信号生成回路５により生成されるフォーカス誤差信号Ｆ
ＥＳの振幅を縦軸に表したグラフである。

【０００７】図１７の原点は記録面２Ａと集束位置３Ａ
が一致したジャストフォーカス点であり、これより左側
は記録面２Ａに対して集束位置３Ａが遠い領域ＦＡＲで
あり、右側は近い領域ＮＥＡＲである。この図より、フ
ォーカス誤差信号ＦＥＳは、光ディスク２の記録面２Ａ
と光ビーム３の集束位置３Ａとの距離に応じて、極性お
よび大きさを有する信号であることが分かる。

【０００８】したがって、図１６のフォーカス制御装置
において、誤差信号生成回路５が出力するフォーカス誤
差信号ＦＥＳが図１７のような極性を有しており、位相
補償回路６にプラスの信号を加えたとき、フォーカスア
クチュエーター９を介してレンズ４を光ディスク２から
遠ざける方向に駆動するように構成されていたとすれ
ば、集束位置３Ａが常に光ディスク２の記録面２Ａの近
傍にあるように制御できる。

【０００９】しかし、上述のように有意なフォーカス誤
差信号ＦＥＳが得られるのは、ジャストフォーカス点を
基準にして遠近方向共にせいぜい数十ミクロンであり、
この範囲を越えた言わばアウトフォーカス状態ではフォ
ーカス誤差信号ＦＥＳは光ビーム３の集束位置３Ａによ
らずほぼ０となる。このため、集束位置３Ａと記録面２
Ａとの位置関係が不明確なものとなり、フォーカス制御
を実行できない。言い換えれば、フォーカスサーボを働
かせる場合、光ビーム３の集束位置３Ａがジャストフォ
ーカス点から数十ミクロン以内にある必要がある。

【００１０】ところが、フォーカスサーボを開始しよう
とするときに、光ビーム３の集束位置３Ａがこの範囲内
にあることは希である。このため、通常、フォーカスサ
ーボを開始する前に、有意なフォーカス誤差信号ＦＥＳ
が得られる範囲を探すフォーカスサーチが行われる。

【００１１】図１６において、コントローラー１１はス
イッチ７を端子Ａ側に切り替え、フォーカスサーチ回路
１０の出力をドライバー８に供給し、フォーカスアクチ
ュエーター９を駆動してレンズ４の位置を光ディスク２
の記録面２Ａに垂直な方向に大きく動かす。このとき、
フォーカスサーチ回路１０の出力が例えば三角波や正弦
波のように時間的に変化するものであったとすれば、レ
ンズ４は遠くから近くへ、または近くから遠くへと移動
させられるので、フォーカス誤差信号ＦＥＳは図１８に
示すように、変化する。

【００１２】フォーカス誤差信号ＦＥＳがプラス（また
はマイナス）のピークから逆極性のマイナス（またはプ
ラス）のピークに至る間、つまり有意なフォーカス誤差
信号ＦＥＳのゼロクロス点は、先の図１７で説明したジ
ャストフォーカス点であるので、コントローラー１１は
このフォーカス誤差信号ＦＥＳのゼロクロス点あるい
は、この付近でスイッチ７を端子Ｂ側に切り替えてフォ
ーカスサーボを開始させる。フォーカスサーチからフォ
ーカスサーボに切り替える一連の手順は、一般にフォー
カス引き込みと呼ばれている。

【００１３】光ディスク２の反りおよび、光ピックアッ
プ１またはフォーカスアクチュエーター９の機械的誤差
の合計は、数百ミクロンと見積もられる。このため、フ
ォーカスサーチ回路１０から出力される信号の振幅は、
フォーカスアクチュエーター９（およびレンズ４）が少
なくともこの公差分以上動くだけのレベルに設定され
る。これにより、フォーカスサーチ中に必ず有意なフォ
ーカス誤差信号ＦＥＳが得られる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、フォーカス
引き込みに要する時間を短縮しようとすれば、このフォ
ーカスサーチ回路１０からの出力信号の周波数を高める
ことにより、時間当たりの、フォーカス誤差信号ＦＥＳ
のゼロクロス点すなわち引き込み可能点を通過する頻度
を多くすることがまず考えられる。

【００１５】しかしながら、この場合以下のような問題
点を有している。

【００１６】フォーカス引き込みが可能な範囲は、ジャ
ストフォーカス点前後の数十ミクロンであり、したがっ
て、フォーカスサーチ時の数百ミクロンの動きに比べれ
ば数パーセントから高々１０〜２０パーセント程度に過
ぎない。このため、コントローラー１１がフォーカス誤
差信号ＦＥＳのゼロクロス点でスイッチ７を端子Ｂ側に
切り替えたとしても、フォーカスサーチ中にレンズ４な
どの可動部品がフォーカスアクチュエーター９から得た
運動量が大きければ、ジャストフォーカス点前後数十ミ
クロンの範囲内でレンズ４の過渡的な動きを食い止める
ことはできず、アウトフォーカス状態になってしまう。
したがって、光ビーム３の集束位置３Ａと光ディスク２
の記録面２Ａとの位置関係は不明となり、フォーカス引
き込みは失敗する。

【００１７】フォーカスサーチ回路１０の出力信号の振
幅や周波数が高まると、フォーカス引き込みが失敗しや
すくなる。また、光ディスク２の回転によりその記録面
２Ａが面に垂直な方向に振れる、いわゆる面振れのた
め、記録面２Ａとレンズ４との相対速度が増加するの
で、フォーカス引き込みがさらに失敗しやすくなる。

【００１８】本発明の目的は、フォーカス引き込みを、
確実、かつ高精度に行うことができる光ディスク装置の
フォーカス制御装置を提供することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る光
ディスク装置のフォーカス制御装置は、上記の課題を解
決するために、光ビームを光ディスクにフォーカスさせ
るように、光ビームを光ディスクに集束させるためのレ
ンズの位置を制御する光ディスク装置のフォーカス制御
装置において、光ビームを光ディスクに照射したときに
得られる光ディスクからの反射光または光ディスクの透
過光の光量が所定値よりも小さいときにのみ、光ビーム
を光ディスクにフォーカスさせる位置にレンズを移動さ
せるためのオフセット信号を、上記反射光または透過光
の光量と上記所定値との差に応じて発生する電圧発生手
段と、フォーカス誤差信号にオフセット信号を加算する
加算器とが備えられており、加算器の出力に応じてレン
ズの位置を制御することを特徴としている。

【００２０】請求項２の発明に係る光ディスク装置のフ
ォーカス制御装置は、上記の課題を解決するために、請
求項１の発明に係る光ディスク装置のフォーカス制御装
置であって、電圧発生手段は、フォーカス誤差信号が第
１基準電圧より大きいか、第２基準電圧より小さいかを
判別する判別手段と、光ディスクからの反射光または光
ディスクの透過光の光量が所定値よりも小さいときにの
み、反射光または透過光の光量と所定値との差に応じた
電圧を発生する電圧発生源と、電圧発生源からの電圧の
極性を判別結果に応じて非反転または反転させてオフセ
ット信号として出力する極性切り替え手段から構成され
ており、フォーカスサーチ開始に際して、その発生する
信号の極性を確定させることを特徴としている。

【００２１】請求項３の発明に係る光ディスク装置のフ
ォーカス制御装置は、上記の課題を解決するために、請
求項１の発明に係る光ディスク装置のフォーカス制御装
置であって、電圧発生手段は、フォーカス誤差信号が第
３基準電圧を低い方から高い方に交差したか、高い方か
ら低い方へ交差したかを判別する判別手段と、光ディス
クからの反射光または光ディスクの透過光の光量が所定
値よりも小さいときにのみ、反射光または透過光の光量
と所定値との差に応じた電圧を発生する電圧発生源と、
電圧発生源からの電圧の極性を判別結果に応じて非反転
または反転させてオフセット信号として出力する極性切
り替え手段から構成されており、上記光ディスクからの
反射光または透過光の光量が予め定める値以上である場
合にのみ、上記判別手段による判別を行うことを特徴と
している。

【００２２】

【作用】請求項１の構成によれば、光ビームを光ディス
クにフォーカスさせる位置にレンズを移動させるオフセ
ット信号が電圧発生手段から出力される。このため、フ
ォーカス制御の際、フォーカス引き込みの失敗が起こら
なくなる。しかも、調整箇所がないため、容易に信頼性
の高いフォーカス制御装置を実現できる。また、上記オ
フセット信号は、光ディスクからの反射光または光ディ
スクの透過光の光量が所定値よりも小さいときにのみ、
その差に応じて出力されるので、光ビームが光ディスク
にフォーカスしているときには出力されない。つまり、
光ビームが光ディスクにフォーカスしているときには、
加算器から元のフォーカス誤差信号が出力される。した
がって、高精度のフォーカス制御を実現できる。

【００２３】請求項２の構成によれば、請求項１の作用
に加え、フォーカス制御装置の電圧発生手段を簡単な構
成で実現することができるとともに、オフセット信号の
初期値として適切な値を選択することができる。

【００２４】請求項３の構成によれば、請求項１の作用
に加え、フォーカス制御装置の電圧発生手段を簡単な構
成で実現することができるとともに、オフセット信号の
極性の判別・決定を、より信頼性高く行うことができ
る。

【００２５】

【実施例】本発明は、有意なフォーカス誤差信号ＦＥＳ
が得られるジャストフォーカス点近傍からアウトフォー
カス状態に至るまでの間の反射光量信号ＴＯＴＡＬの変
化の仕方に注目したものである。図１にこのフォーカス
誤差信号ＦＥＳと反射光量信号ＴＯＴＡＬの関係の一般
的な例を示すが、有意なフォーカス誤差信号ＦＥＳが得
られるジャストフォーカス点近傍の領域では、光ディス
ク記録面上のトラックやあるいは光ピックアップ内部の
光学系などの影響を受けて若干の変動は有るものの、総
じて反射光量信号ＴＯＴＡＬのレベルは高い。この領域
では、フォーカス誤差信号ＦＥＳはジャストフォーカス
点からのずれを、その方向も含めて明確に示す信号なの
で、フォーカスアクチュエーターなどのサーボ手段をジ
ャストフォーカス点方向に向けて正しく駆動することが
できる。また一方、アウトフォーカス状態においてはフ
ォーカス誤差信号ＦＥＳはほぼ０になってしまい、ジャ
ストフォーカス点からのずれの方向を示すことができな
いこともすでに説明した通りである。

【００２６】ところが、反射光量信号ＴＯＴＡＬに注目
すると、ジャストフォーカス点近傍からアウトフォーカ
ス状態に至るにつれて、フォーカス誤差信号ＦＥＳが０
に漸近するのと同様次第に減少する。したがって、図２
（ｂ）のように、反射光量信号ＴＯＴＡＬがある基準値
ＶＴを下回ったら、その下回った分自体を電気的な回路
で求め、フォーカスアクチュエーターをジャストフォー
カス点に向けて駆動させる信号ＴＤＩＦ（同図（ｃ））
として使うことが出来るはずである。ただし、反射光量
信号ＴＯＴＡＬのレベルが基準値ＶＴ以上の時は、信号
ＴＤＩＦを０にしておく。

【００２７】無論、アウトフォーカスの方向に応じてこ
の信号ＴＤＩＦの極性は切り替える必要があるが、これ
はジャストフォーカス点近傍からアウトフォーカス状態
に至るまでにフォーカス誤差信号ＦＥＳのプラス・マイ
ナスいずれのピーク、またはいずれの方向のゼロクロス
が出現したかを検出・記憶しておけば容易に行え、これ
にしたがって信号ＴＤＩＦの極性を切り替えると、オフ
セット信号ＶＯＦＦ（同図（ｄ））が得られる。これを
フォーカス誤差信号ＦＥＳ（同図（ａ））に加算する
と、アウトフォーカス状態でもフォーカスアクチュエー
ターを常にジャストフォーカス点に向けて駆動する極性
を有する信号ＦＥＳ’（同図（ｅ））が得られる。

【００２８】一方、反射光量信号ＴＯＴＡＬのレベルが
基準値ＶＴ以上のとき、すなわち、ジャストフォーカス
点近傍ではフォーカス誤差信号ＦＥＳが明確に得られる
のでオフセット信号ＶＯＦＦを加える必要は無く、むし
ろオフセット信号ＶＯＦＦを加えるとこれはフォーカス
サーボをジャストフォーカス点からずれた位置で行わせ
る外乱として作用する恐れがある。したがって、反射光
量信号ＴＯＴＡＬが基準値ＶＴを下回ったときだけその
差を信号ＴＤＩＦとして出力するような回路を構成すれ
ば、オフセット信号ＶＯＦＦはアウトフォーカス状態で
はフォーカスアクチュエーターをジャストフォーカス点
に向けて駆動する信号となり、かつジャストフォーカス
点近傍ではフォーカスサーボを妨げないよう０となるの
で、これらの問題点は一挙に解決することになる。

【００２９】本発明は以上のような原理と考察に基づい
て行われたものである。

【００３０】本発明の第１実施例を図３から図８までを
参照しながら説明する。図３は本発明の一実施例たる光
ディスク装置におけるフォーカス制御装置の構成図であ
り、従来の例としてすでに図１６で説明したものと同一
の部分については同一の番号を付して説明を略する。

【００３１】図３において、フォーカス誤差信号ＦＥＳ
は誤差方向検出回路２０（判別手段）に与えられ、フォ
ーカス誤差信号ＦＥＳがあるプラスの基準電圧＋ＶＦ１
よりもプラスとなったときに信号ＯＶＥＲを記憶回路３
０（判別手段）に出力し、フォーカス誤差信号ＦＥＳが
あるマイナスの基準電圧−ＶＦ２よりもマイナスとなっ
たときに信号ＵＮＤＥＲを記憶回路３０に出力する。

【００３２】記憶回路３０はこの誤差方向検出回路２０
からの信号ＯＶＥＲによって信号＋ＳＥＬを出力し、信
号ＵＮＤＥＲによって信号−ＳＥＬを出力する。なお、
これら誤差方向検出回路２０からの信号ＯＶＥＲとＵＮ
ＤＥＲが同時に出力されるようなことは、フォーカス誤
差信号ＦＥＳが同時にプラス・マイナスの電圧を示すよ
うなことが決してないので当然有り得ず、したがってこ
れら信号＋ＳＥＬと−ＳＥＬが同時に出力されることも
ない。

【００３３】一方、光ディスク２から反射されて光ピッ
クアップ１に戻った光の光量は、その内部の図示しない
光学系や光検出器により光電流として光量信号生成回路
７０（電圧発生源）に供給され、反射光量信号ＴＯＴＡ
Ｌとして光量差検出回路４０（電圧発生源）に与えられ
る。

【００３４】光量差検出回路４０は光量信号の基準値Ｖ
Ｔを示す電圧源４１と、この反射光量信号ＴＯＴＡＬと
を比較し、反射光量信号ＴＯＴＡＬが基準値ＶＴ以下の
時はその差（基準値ＶＴ−反射光量信号ＴＯＴＡＬ）を
信号ＴＤＩＦとして出力し、反射光量信号ＴＯＴＡＬが
基準値ＶＴを上回る時は０（Ｖ）を信号ＴＤＩＦとして
出力する。なお、ここでは信号ＴＤＩＦは上記の説明に
したがってマイナスにならないものとする。

【００３５】極性切り替え回路５０（極性切り替え手
段）は、記憶回路３０から信号＋ＳＥＬが出力されてい
るとき、信号ＴＤＩＦをそのままオフセット信号ＶＯＦ
Ｆとして出力し、信号−ＳＥＬが出力されているとき、
信号ＴＤＩＦの極性を反転させてオフセット信号ＶＯＦ
Ｆとして出力する。ここでは、信号＋ＳＥＬも−ＳＥＬ
も与えられていないときは、いずれの極性のオフセット
信号ＶＯＦＦも出力しないものとするが、後の動作説明
で明らかになるように、いずれの極性のオフセット信号
ＶＯＦＦを出力してもよい。

【００３６】極性切り替え回路５０からのオフセット信
号ＶＯＦＦは加算アンプ６０（加算器）に送られ、フォ
ーカス誤差信号ＦＥＳと加算される。加算アンプ６０の
出力信号ＦＥＳ’は位相補償回路６を経てスイッチ７の
端子Ｂ側から共通端子Ｃを通りフォーカスアクチュエー
ター９を駆動しレンズ４を動かして光ビーム３の集束位
置３Ａを変化させる。スイッチ７の端子Ａ側にはフォー
カスサーチ回路１０が接続されている。

【００３７】なお、フォーカス誤差信号ＦＥＳは先の従
来技術の説明で用いた図１７と同様、光ビーム３の集束
位置３Ａがジャストフォーカス点より遠い場合にフォー
カス誤差信号ＦＥＳはマイナス、近い場合にプラスにな
るとし、これに合わせてフォーカスアクチュエーター９
の極性はフォーカス誤差信号ＦＥＳがプラスの時に光ビ
ーム３の集束位置３Ａを光ディスク２の記録面２Ａから
遠ざける方向に、フォーカス誤差信号ＦＥＳがマイナス
の時は近づける方向に駆動されるようになっている。

【００３８】続いて、誤差方向検出回路２０、記憶回路
３０、光量差検出回路４０、および極性切り替え回路５
０についてさらに詳しく説明する。

【００３９】誤差方向検出回路２０は図４に示すよう
に、コンパレーター２０１と２０２、及びそれぞれプラ
ス、マイナスの基準電圧＋ＶＦ１、−ＶＦ２を発生する
電圧源２０３、２０４とで構成されている。コンパレー
ター２０１の非反転入力とコンパレーター２０２の反転
入力にはフォーカス誤差信号ＦＥＳが共通に与えられ
る。またこれらコンパレーター２０１、２０２の他方の
入力にはそれぞれ電圧源２０３、２０４からの基準電圧
＋ＶＦ１、−ＶＦ２が入力されており、フォーカス誤差
信号ＦＥＳが基準電圧＋ＶＦ１よりプラスになるとコン
パレーター２０１から信号ＯＶＥＲが出力され、フォー
カス誤差信号ＦＥＳが基準電圧−ＶＦ２よりマイナスに
なるとコンパレーター２０２から信号ＵＮＤＥＲが出力
される。

【００４０】次に記憶回路３０の構成例を図５に示す。
記憶回路３０は、ＮＯＲゲート３０１、３０２によるＲ
Ｓフリップフロップ３１で構成される。

【００４１】論理「Ｈ」レベルの信号ＯＶＥＲが与えら
れると、ＲＳフリップフロップ３１の出力＋Ｑが「Ｈ」
レベルになり、出力−Ｑが「Ｌ」レベルになる。逆に信
号ＵＮＤＥＲが与えられると、ＲＳフリップフロップ３
１の出力＋Ｑが「Ｌ」レベルになり、出力−Ｑが「Ｈ」
レベルになり、互いに他方の入力が与えられるまでその
状態を保持する。これら出力＋Ｑ、−Ｑはそれぞれ信号
＋ＳＥＬ、−ＳＥＬとして出力される。

【００４２】光量差検出回路４０は、図６に示すよう
に、差動アンプ４０１、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１、バ
ッファアンプ４０２から構成されている。

【００４３】差動アンプ４０１は、電圧源４１が発生す
る電圧値、すなわち、光量信号の基準値ＶＴと反射光量
信号ＴＯＴＡＬとの差、（基準値ＶＴ−反射光量信号Ｔ
ＯＴＡＬ）を求めて出力するが、その出力にはダイオー
ドＤ１が接続されているので、（基準値ＶＴ−反射光量
信号ＴＯＴＡＬ）＞０のときだけ抵抗Ｒ１の両端にこの
電圧が現れ、（基準値ＶＴ−反射光量信号ＴＯＴＡＬ）
≦０のときには電圧は現れず０になる。なお、（基準値
ＶＴ−反射光量信号ＴＯＴＡＬ）＞０のときに、信号Ｔ
ＤＩＦに含まれる、ダイオードＤ１の順方向電圧降下
（およそ０．７Ｖ）の誤差を考慮する場合、基準値ＶＴ
をその分だけ高く設定するなどの手法でこの誤差を回避
すれば良い。

【００４４】今度は極性切り替え回路５０の構成を図７
で説明する。極性切り替え回路５０は非反転アンプ５０
１、反転アンプ５０２、スイッチ５０３および５０４で
構成されている。論理「Ｈ」レベルの信号＋ＳＥＬが入
力されたときにはスイッチ５０３がオンになるので、信
号ＴＤＩＦがそのままオフセット信号ＶＯＦＦとして出
力され、信号−ＳＥＬが入力されたときにはスイッチ５
０４がオンになるので、信号ＴＤＩＦが極性を反転させ
られた後、オフセット信号ＶＯＦＦとして出力される。
信号＋ＳＥＬ、−ＳＥＬが両方とも入力されないとき、
すなわち、どちらも論理「Ｌ」レベルのときには、スイ
ッチ５０３、５０４が両方ともオフになり、オフセット
信号ＶＯＦＦは出力されない。

【００４５】次に本実施例におけるフォーカス制御装置
のフォーカス引き込みについて、図３および図８を主に
参照しながら説明する。フォーカス引き込みに先立つフ
ォーカスサーチに際して、コントローラー１１はスイッ
チ７を端子Ａ側に切り替え、フォーカスサーチ回路１０
からの信号をドライバー８に供給し、フォーカスアクチ
ュエーター９（及びレンズ４）を駆動させる。

【００４６】フォーカスアクチュエーター９（及びレン
ズ４）の駆動中、光ビーム３の集束位置３Ａが光ディス
ク２の記録面２Ａと一致するジャストフォーカス点前後
に達する度に、図８（ａ）のようなフォーカス誤差信号
ＦＥＳが得られる。このとき、レンズ４が光ディスク２
に対して遠い方から近づくか、あるいは近い方から遠ざ
かるかに応じて、フォーカス誤差信号ＦＥＳのプラス・
マイナスいずれのピークが先に現れるかは異なるが、図
はフォーカスサーチをジャストフォーカス点より遠い方
から開始した場合を示している。

【００４７】また、反射光量信号ＴＯＴＡＬは、同図
（ｂ）に示すように、ジャストフォーカス点近傍で高い
レベルとなる。

【００４８】フォーカス誤差信号ＦＥＳが基準電圧＋Ｖ
Ｆ１よりもプラス側に大きいとき、同図（ｃ）に示す信
号ＯＶＥＲが誤差方向検出回路２０から出力され、フォ
ーカス誤差信号ＦＥＳが基準電圧−ＶＦ２よりもマイナ
ス側に大きいとき、同図（ｄ）に示す信号ＵＮＤＥＲが
誤差方向検出回路２０から出力される。記憶回路３０の
出力信号＋ＳＥＬは、同図（ｅ）に示すように、信号Ｏ
ＶＥＲによりセットされ、信号ＵＮＤＥＲによりリセッ
トされる。記憶回路３０の出力信号−ＳＥＬは、同図
（ｆ）に示すように、信号ＵＮＤＥＲによりセットさ
れ、信号ＯＶＥＲによりリセットされる。

【００４９】記憶回路３０の出力信号＋ＳＥＬ、−ＳＥ
Ｌは、動作開始時においていずれが論理「Ｈ」レベルで
あるか不定である。後述するオフセット信号ＶＯＦＦ、
信号ＦＥＳ’についても同様であるが、フォーカスサー
チ中の最初の信号ＯＶＥＲ（あるいはＵＮＤＥＲ）が入
力されたとき、これらはすべて確定する。

【００５０】光量差検出回路４０は、反射光量信号ＴＯ
ＴＡＬが基準値ＶＴを下回ったときだけ、反射光量信号
ＴＯＴＡＬのレベルと基準値ＶＴとの差を、同図（ｇ）
に示すように、信号ＴＤＩＦとして出力する。

【００５１】極性切り替え回路５０は、論理「Ｈ」レベ
ルの信号＋ＳＥＬが出力されているときには信号ＴＤＩ
Ｆの極性をそのままにし、信号−ＳＥＬが出力されてい
るときには反転させて、同図（ｈ）に示すように、オフ
セット信号ＶＯＦＦとして出力する。オフセット信号Ｖ
ＯＦＦは、先に述べたように、ジャストフォーカス点近
傍では信号＋ＳＥＬ、−ＳＥＬの状態に依らず０となる
ので、ジャストフォーカス点近傍でのフォーカス引き込
み、あるいはフォーカスサーボには影響を与えない。一
方、アウトフォーカス状態においては０ではなく、その
方向に応じた極性の信号となる。

【００５２】したがって、元のフォーカス誤差信号ＦＥ
Ｓ（同図（ａ））にオフセット信号ＶＯＦＦが加算アン
プ６０で加算された出力である信号ＦＥＳ’は、同図
（ｉ）に示すように、ジャストフォーカス点近傍では元
のフォーカス誤差信号ＦＥＳと同一であるが、アウトフ
ォーカス状態ではフォーカスアクチュエーター９をジャ
ストフォーカス点に向けて駆動するオフセット信号ＶＯ
ＦＦとほぼ同一になる。

【００５３】したがって、一旦スイッチ７を端子Ｂ側に
切り替えてフォーカスサーボを開始すれば、仮にジャス
トフォーカス点近傍を逸脱してアウトフォーカス状態に
到ったとしても、直ちにレンズ４（及び光ビーム３の集
束位置３Ａ）はジャストフォーカス点近傍に戻されるた
め、フォーカス引き込みの失敗は結果的に生じない。

【００５４】本発明の第２実施例を図９および図１０を
参照しながら説明する。なお、説明の便宜上、前記の実
施例の図面に示した部材と同一の機能を有する部材に
は、同一の符号を付記し、その説明を省略する。

【００５５】本実施例のフォーカス制御装置では、記憶
回路３０が前記実施例と異なっている。記憶回路３０
は、図１０に示すように、３入力のＮＯＲゲート３０
３、３０４からなるＲＳフリップフロップ３２で構成さ
れている。

【００５６】信号ＯＶＥＲ及び信号ＵＮＤＥＲによる出
力信号＋ＳＥＬ及び−ＳＥＬの変化は、前記実施例と同
様であるが、本実施例では、ＲＳフリップフロップ３２
を構成するＮＯＲゲート３０３、３０４が３入力のもの
であり、これらの入力の一つずつに図９に示すようにそ
れぞれ信号ＳＥＴ、ＲＥＳＥＴがコントローラー１１か
ら入力されている。

【００５７】前記実施例の記憶回路３０では、動作開始
時に信号＋ＳＥＬ、−ＳＥＬのいずれが論理「Ｈ」レベ
ルであるかは不定であり、最初に信号ＯＶＥＲ（あるい
はＵＮＤＥＲ）が入力された時点でこれが確定する。こ
の時点以降、フォーカス誤差信号ＦＥＳに加算されるオ
フセット信号ＶＯＦＦは、常にレンズ４（及び光ビーム
３の集束位置３Ａ）をアウトフォーカス状態からジャス
トフォーカス点近傍に引き戻す正しい極性となる。

【００５８】しかし、本実施例の記憶回路３０では、コ
ントローラー１１がフォーカスサーチに先立って論理
「Ｈ」レベルの信号ＳＥＴ（あるいはＲＥＳＥＴ）を一
瞬でも送出しておけば、信号＋ＳＥＬ、−ＳＥＬのレベ
ル、ひいてはフォーカス誤差信号ＦＥＳに加算されるオ
フセット信号ＶＯＦＦの極性も確定させることができ
る。

【００５９】この信号ＳＥＴ、ＲＥＳＥＴの入力を記憶
回路３０が有することで、図９のフォーカス制御装置に
おけるフォーカス引き込みは前記実施例よりも簡略化す
る。

【００６０】例えば、コントローラー１１がスイッチ７
を端子Ａ側に切り替えると共に、フォーカスサーチ回路
１０を制御してフォーカスアクチュエーター９を駆動
し、レンズ４を光ディスク２より充分に遠ざけた位置
（遠い領域ＦＡＲ側のアウトフォーカス状態）に移動さ
せておいたとする。ここで記憶回路３０に信号ＲＥＳＥ
Ｔを一瞬送出し、初期状態として信号−ＳＥＬを出力す
る状態にしておけば、フォーカスアクチュエーター９
（及びレンズ４、光ビーム３の集束位置３Ａ）をジャス
トフォーカス点に向けて移動させる極性（すなわちマイ
ナス）のオフセット信号ＶＯＦＦが極性切り替え回路５
０から出力される。したがって、スイッチ７を端子Ｂ側
に切り替えるだけで、レンズ４（及び光ビーム３の集束
位置３Ａ）は自動的にジャストフォーカス点近傍に位置
決めされることになるので、コントローラー１１は別段
他に処理を行わなくともフォーカス引き込みは完了す
る。また、すでに何度も述べたようにジャストフォーカ
ス点近傍ではオフセット信号ＶＯＦＦは自動的に０にな
るので、オフセット信号ＶＯＦＦはジャストフォーカス
点近傍におけるフォーカスサーボに何ら影響を与えな
い。

【００６１】前記実施例では、オフセット信号ＶＯＦＦ
の極性を確定させるためにフォーカスサーチ回路１０は
フォーカスアクチュエーター９を少なくとも一度はジャ
ストフォーカス点近傍まで駆動する必要があり、このた
め正弦波や三角波など時間的に変化する信号を発生する
電圧源が必要であった。しかし本実施例においては上記
のフォーカス引き込みの手順より明らかなように、フォ
ーカスサーチ回路１０は単にフォーカスアクチュエータ
ー９を駆動してレンズ４を光ディスク２から充分遠ざけ
るだけの直流電圧源を備えるだけでよい。

【００６２】本発明の第３実施例を図１１ないし図１３
を参照しながら説明する。なお、説明の便宜上、前記の
実施例の図面に示した部材と同一の機能を有する部材に
は、同一の符号を付記し、その説明を省略する。

【００６３】本実施例のフォーカス制御装置では、誤差
方向検出回路２０が前記第１および第２実施例と異なっ
ている。誤差方向検出回路２０は、図１１に示すよう
に、ヒステリシスコンパレーター２０５、ディレイライ
ン（遅延素子）２０６、ＮＯＴゲート２０７、ＡＮＤゲ
ート２０８、ＮＯＲゲート２０９から構成されており、
ＡＮＤゲート２０８から信号ＯＶＥＲが出力され、ＮＯ
Ｒゲート２０９から信号ＵＮＤＥＲが出力される。

【００６４】アウトフォーカス状態において、光ビーム
３の集束位置３Ａが光ディスク２の記録面２Ａに近すぎ
るのか遠すぎるのか（領域ＮＥＡＲ側か領域ＦＡＲ側
か）を知るために、前記実施例ではジャストフォーカス
点近傍からアウトフォーカス状態に至るまでに出現した
フォーカス誤差信号ＦＥＳの極性を、基準電圧＋ＶＦ
１、−ＶＦ２と比較し判定していた。

【００６５】しかし、アウトフォーカス状態の方向の判
定は、フォーカス誤差信号ＦＥＳのゼロクロス方向でも
行える。例えば図１２に示すフォーカス誤差信号ＦＥＳ
において、初期状態で光ビーム３の集束位置３Ａが図の
領域ＦＡＲ側の点Ａにあったとする。そして、集束位置
３Ａが領域ＦＡＲの点Ａから領域ＮＥＡＲの点Ｂに移動
したとすると、フォーカス誤差信号ＦＥＳはマイナスか
らプラスに向かってゼロクロスする。逆に、集束位置３
Ａが領域ＮＥＡＲの点Ｂから領域ＦＡＲの点Ａに移動し
たとすると、フォーカス誤差信号ＦＥＳはプラスからマ
イナスに向かってゼロクロスする。

【００６６】本実施例の誤差方向検出回路２０は、上記
の事実に基づいて、フォーカス誤差信号ＦＥＳがマイナ
スからプラスに向かってゼロクロスしたことを検出する
と、フォーカス誤差信号ＦＥＳがプラスのピークを経て
領域ＮＥＡＲのアウトフォーカス状態に至ると判断して
信号ＯＶＥＲを出力するようになっており、フォーカス
誤差信号ＦＥＳがプラスからマイナスに向かってゼロク
ロスしたことを検出すると、フォーカス誤差信号ＦＥＳ
がマイナスのピークを経て領域ＦＡＲのアウトフォーカ
ス状態に至ると判断して信号ＵＮＤＥＲを出力するよう
になっている。

【００６７】その動作を図１３で説明する。同図（ａ）
で示したフォーカス誤差信号ＦＥＳが入力された場合、
ヒステリシスコンパレーター２０５の出力信号ＦＬＶＬ
は、同図（ｂ）に示すように、フォーカス誤差信号ＦＥ
Ｓがプラスからマイナスに向かってゼロクロスしたか、
マイナスからプラスに向かってゼロクロスしたかによ
り、論理「Ｈ」レベルまたは論理「Ｌ」レベルになる。
信号ＦＬＶＬ’は、信号ＦＬＶＬをディレイライン２０
６で時間ｔｄだけ遅延させてからＮＯＴゲート２０７で
反転させることにより得られる（同図（ｃ））。信号Ｏ
ＶＥＲは、ＡＮＤゲート２０８で信号ＦＬＶＬとＦＬＶ
Ｌ’の論理積を求めることにより得られる（同図
（ｄ））。信号ＵＮＤＥＲは、ＮＯＲゲート２０９で信
号ＦＬＶＬとＦＬＶＬ’の論理和の反転を求めることに
より得られる（同図（ｅ））。

【００６８】信号ＯＶＥＲ、ＵＮＤＥＲをフォーカス誤
差信号ＦＥＳと比較すると、信号ＯＶＥＲは、フォーカ
ス誤差信号ＦＥＳがマイナスからプラス向かってゼロク
ロスした時を示しており、信号ＵＮＤＥＲは、フォーカ
ス誤差信号ＦＥＳがプラスからマイナスに向かってゼロ
クロスした時を示していることが判る。なお、ヒステリ
シスコンパレーター２０５のヒステリシス電圧±ＶＨに
より、フォーカス誤差信号ＦＥＳがプラスからマイナス
に向かってゼロクロスした時点および、マイナスからプ
ラスに向かってゼロクロスした時点を確実に示すことが
できると共に、アウトフォーカス状態、すなわち、フォ
ーカス誤差信号ＦＥＳ≒０における誤動作を防止するこ
とができる。

【００６９】前記第１および第２実施例の誤差方向検出
回路２０では、フォーカス誤差信号ＦＥＳが基準電圧＋
ＶＦ１（あるいは−ＶＦ２）を越えたときに初めて信号
ＯＶＥＲ（あるいはＵＮＤＥＲ）の論理が確定し、記憶
回路３０の出力信号＋ＳＥＬ、−ＳＥＬの論理、オフセ
ット信号ＶＯＦＦの極性も確定した。

【００７０】これに対し、本実施例の誤差方向検出回路
２０では、フォーカス誤差信号ＦＥＳがゼロクロスした
ときに初めて信号ＯＶＥＲ（あるいはＵＮＤＥＲ）の論
理が確定し、記憶回路３０の出力信号＋ＳＥＬ、−ＳＥ
Ｌの論理、オフセット信号ＶＯＦＦの極性も確定する。

【００７１】いずれにせよフォーカス引き込みを領域Ｆ
ＡＲ側から開始するか、領域ＮＥＡＲ側から開始するか
に応じて、コントローラー１１が信号ＳＥＴあるいはＲ
ＥＳＥＴを出力することにより、記憶回路３０の初期状
態を決定すれば、フォーカス引き込みの初めからこれら
の信号ＯＶＥＲ、ＵＮＤＥＲ、＋ＳＥＬ、−ＳＥＬ、Ｖ
ＯＦＦの論理または極性を確定することができる。

【００７２】このため、本実施例のフォーカス制御装置
においても、前記実施例と同様に、フォーカス引き込み
が行われる。

【００７３】本発明の第４実施例を図１４および図１５
を参照しながら説明する。なお、説明の便宜上、前記の
実施例の図面に示した部材と同一の機能を有する部材に
は、同一の符号を付記し、その説明を省略する。

【００７４】本実施例のフォーカス制御装置では、図１
４に示すように、誤差方向検出回路２０が前記第１ない
し第３実施例と異なっている。誤差方向検出回路２０
は、図１５に示すように、第３実施例の誤差方向検出回
路２０（図１１）に、コンパレーター２１０、基準電圧
ＶＪを発生する電圧源２１１、ＡＮＤゲート２１２、２
１３を加えた構成になっている。

【００７５】本実施例では、オフセット信号ＶＯＦＦの
極性を定めるために使われるフォーカス誤差信号ＦＥＳ
のゼロクロス点の検出を、ジャストフォーカス点近傍で
のみ行うことにより、フォーカス誤差信号ＦＥＳがほぼ
０となるアウトフォーカス状態での誤検出をさらに確実
に防いでいる。アウトフォーカス状態では、反射光量信
号ＴＯＴＡＬは低いレベルとなるので、反射光量信号Ｔ
ＯＴＡＬをコンパレーター２１０で基準電圧ＶＪと比較
することにより得られた信号ＴＯＴＯＫは論理「Ｌ」レ
ベルとなる。このとき、ＡＮＤゲート２１２、２１３は
その前段のＡＮＤゲート２０８およびＮＯＲゲート２０
９からの出力を阻止し、信号ＯＶＥＲおよび信号ＵＮＤ
ＥＲを出力しない。

【００７６】したがって、本実施例の誤差方向検出回路
２０は前記第３実施例の誤差方向検出回路２０よりもフ
ォーカス誤差信号ＦＥＳのゼロクロスを誤検出しにく
い。このため、オフセット信号ＶＯＦＦの極性の決定を
より信頼性高く行うことができる。

【００７７】以上の実施例では、フォーカス誤差信号Ｆ
ＥＳは接地電位（０Ｖ）を基準電圧Ｖ_ref（第３の基準
電圧）としてプラス側またはマイナス側に変化するとし
て説明したが、これに限る必要はない。例えば、＋５Ｖ
の単一電源を使用する場合、０Ｖと＋５Ｖの間の電圧
（例えば、＋２．５Ｖ）をフォーカス誤差信号ＦＥＳの
基準電圧Ｖ_refにする。このとき、フォーカス誤差信号
ＦＥＳは基準電圧Ｖ_refを中心に０Ｖから＋５Ｖの範囲
で変化するから、基準電圧＋ＶＦ１を基準電圧Ｖ_refよ
り大きいプラスの電圧に設定し、第２基準電圧−ＶＦ２
を基準電圧Ｖ_refより小さいプラスの電圧に設定すれば
よい。

【００７８】

【発明の効果】請求項１の発明に係る光ディスク装置の
フォーカス制御装置は、以上のように、光ビームを光デ
ィスクに照射したときに得られる光ディスクからの反射
光または光ディスクの透過光の光量が所定値よりも小さ
いときにのみ、光ビームを光ディスクにフォーカスさせ
る位置にレンズを移動させるためのオフセット信号を、
反射光または透過光の光量と所定値との差に応じて発生
する電圧発生手段と、フォーカス誤差信号にオフセット
信号を加算する加算器とが備えられており、加算器の出
力に応じてレンズの位置を制御するので、光ビームを光
ディスクにフォーカスさせる位置にレンズを移動させる
オフセット信号が電圧発生手段から出力される。このた
め、フォーカス制御の際、フォーカス引き込みの失敗が
起こらなくなる。しかも、調整箇所がないため、容易に
信頼性の高いフォーカス制御装置を実現できるという効
果を奏する。また、上記オフセット信号は、光ディスク
からの反射光または光ディスクの透過光の光量が所定値
よりも小さいときにのみ出力されるので、光ビームが光
ディスクにフォーカスしているときには出力されない。
つまり、光ビームが光ディスクにフォーカスしていると
きには、加算器から元のフォーカス誤差信号が出力され
る。したがって、高精度のフォーカス制御を実現できる
という効果も併せて奏する。

【００７９】請求項２の発明に係る光ディスク装置のフ
ォーカス制御装置は、以上のように、請求項１の光ディ
スク装置のフォーカス制御装置であって、電圧発生手段
は、フォーカス誤差信号が第１基準電圧より大きいか、
第２基準電圧より小さいかを判別する判別手段と、光デ
ィスクからの反射光または光ディスクの透過光の光量が
所定値よりも小さいときにのみ、反射光または透過光の
光量と所定値との差に応じた電圧を発生する電圧発生源
と、電圧発生源からの電圧の極性を判別結果に応じて非
反転または反転させてオフセット信号として出力する極
性切り替え手段から構成されているとともに、フォーカ
スサーチ開始に際して、その発生する信号の極性を確定
させるので、請求項１の効果に加え、フォーカス制御装
置の電圧発生手段を簡単な構成で実現できるという効果
を奏する。

【００８０】また、フォーカス引き込みに際して、オフ
セット信号の極性の初期値を確定させることができ、フ
ォーカス引き込みのためにフォーカスアクチュエーター
を駆動するフォーカスサーチ回路として、正弦波や三角
波など時間的に変化する信号を発生する電圧源ではな
く、単に直流電圧を発生するだけの簡単な構成で実現す
ることができる。さらには、レンズが光ディスクから大
きく遠ざかった状態からでもフォーカス引き込みを行う
ことができるので、フォーカス引き込みに際してフォー
カス誤差信号が特定のレベルである必要はなく、どのよ
うな状態からでも、確実にフォーカス引き込みを行うこ
とができるという効果も新たに奏する。

【００８１】請求項３の発明に係る光ディスク装置のフ
ォーカス制御装置は、以上のように、請求項１の光ディ
スク装置のフォーカス制御装置であって、電圧発生手段
は、フォーカス誤差信号が第３基準電圧を低い方から高
い方に交差したか、高い方から低い方へ交差したかを判
別する判別手段と、光ディスクからの反射光または光デ
ィスクの透過光の光量が所定値よりも小さいときにの
み、反射光または透過光の光量と所定値との差に応じた
電圧を発生する電圧発生源と、電圧発生源からの電圧の
極性を判別結果に応じて非反転または反転させてオフセ
ット信号として出力する極性切り替え手段から構成され
ているとともに、上記光ディスクからの反射光または透
過光の光量が予め定める値以上である場合にのみ、上記
判別手段による判別を行うので、請求項１の効果に加
え、フォーカス制御装置の電圧発生手段を簡単な構成で
実現できるという効果を奏する。

【００８２】また、フォーカス誤差信号が上記第３基準
電圧を交差した方向を、光ディスクからの反射光または
透過光の光量が予め定める値以上である場合にのみ判別
するので、交差方向の誤判別が生じ難く、オフセット信
号の極性の決定を、より信頼性高く行うことができると
いう効果も新たに奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】フォーカス誤差信号と反射光量信号との関係を
示す波形図である。

【図２】本発明に係るフォーカス制御装置の原理を示す
波形図である。

【図３】本発明に係るフォーカス制御装置の第１実施例
を示す構成図である。

【図４】図３のフォーカス制御装置における誤差方向検
出回路を示す構成図である。

【図５】図３のフォーカス制御装置における記憶回路を
示す構成図である。

【図６】図３のフォーカス制御装置における光量差検出
回路を示す構成図である。

【図７】図３のフォーカス制御装置における極性切り替
え回路を示す構成図である。

【図８】図３のフォーカス制御装置の動作を示す波形図
である。

【図９】本発明に係るフォーカス制御装置の第２実施例
を示す構成図である。

【図１０】図９のフォーカス制御装置における記憶回路
を示す構成図である。

【図１１】本発明に係るフォーカス制御装置の第３実施
例を示すものであり、誤差方向検出回路の構成図であ
る。

【図１２】図１１の誤差方向検出回路を使用したフォー
カス制御装置の動作を示す波形図である。

【図１３】図１１の誤差方向検出回路を使用したフォー
カス制御装置の動作を示す波形図である。

【図１４】本発明に係るフォーカス制御装置の第４実施
例を示す構成図である。

【図１５】図１４のフォーカス制御装置における誤差方
向検出回路を示す構成図である。

【図１６】従来のフォーカス制御装置の構成図である。

【図１７】図１６のフォーカス制御装置におけるフォー
カス誤差信号を示す波形図である。

【図１８】図１６のフォーカス制御装置において、フォ
ーカスサーチ時のフォーカス誤差信号を示す波形図であ
る。

【符号の説明】

２光ディスク３光ビーム４レンズ５誤差信号生成回路１０フォーカスサーチ回路１１コントローラー２０誤差方向検出回路（判別手段）３０記憶回路（判別手段）４０光量差検出回路（電圧発生源）５０極性切り替え回路（極性切り替え手段）６０加算アンプ（加算器）７０光量信号生成回路（電圧発生源）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームを光ディスクにフォーカスさせる
ように、光ビームを光ディスクに集束させるためのレン
ズの位置を制御する光ディスク装置のフォーカス制御装
置において、光ビームを光ディスクに照射したときに得られる光ディ
スクからの反射光または光ディスクの透過光の光量が所
定値よりも小さいときにのみ、光ビームを光ディスクに
フォーカスさせる位置にレンズを移動させるためのオフ
セット信号を、上記反射光または透過光の光量と上記所
定値との差に応じて発生する電圧発生手段と、フォーカ
ス誤差信号にオフセット信号を加算する加算器とが備え
られており、加算器の出力に応じてレンズの位置を制御
することを特徴とする光ディスク装置のフォーカス制御
装置。
【請求項２】上記の電圧発生手段は、フォーカス誤差信
号が第１基準電圧より大きいか、第２基準電圧より小さ
いかを判別する判別手段と、光ディスクからの反射光ま
たは光ディスクの透過光の光量が所定値よりも小さいと
きにのみ、反射光または透過光の光量と所定値との差に
応じた電圧を発生する電圧発生源と、電圧発生源からの
電圧の極性を判別結果に応じて非反転または反転させて
オフセット信号として出力する極性切り替え手段から構
成されているとともに、フォーカスサーチ開始に際し
て、その発生する信号の極性を確定させることを特徴と
する請求項１記載の光ディスク装置のフォーカス制御装
置。
【請求項３】上記の電圧発生手段は、フォーカス誤差信
号が第３基準電圧を低い方から高い方に交差したか、高
い方から低い方へ交差したかを判別する判別手段と、光
ディスクからの反射光または光ディスクの透過光の光量
が所定値よりも小さいときにのみ、反射光または透過光
の光量と所定値との差に応じた電圧を発生する電圧発生
源と、電圧発生源からの電圧の極性を判別結果に応じて
非反転または反転させてオフセット信号として出力する
極性切り替え手段から構成されているとともに、上記光
ディスクからの反射光または透過光の光量が予め定める
値以上である場合にのみ、上記判別手段による判別を行
うことを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置のフ
ォーカス制御装置。