JP3130776B2 - 光ピックアップ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクの光ピ
ックアップ制御装置に関し、特に光ピックアップによる
シーク時に発生するノイズを低減し、動作を安定させる
手段に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクにレーザ等の光を照射し、デ
ィスク面に刻まれた情報を読みだし、あるいは書き込む
際には、ディスク面に正確に光の焦点を一致させる必要
があり、また、この焦点を所定の位置に正確に一致させ
る必要がある。このために、従来、ディスク面から反射
した光を複数の受光素子にて検出すると共に、そのいく
つかを合成することによって、光学系の制御信号を得る
方法が採用されている。従来から、このように複数の信
号を組み合わせ、演算された２信号の差の信号に基づい
て、ディスク面上に焦点を一致させるように光学系を制
御する光ピックアップ制御装置においては、光ディスク
の情報の読み書きの高速処理を行うためには、光ピック
アップが焦点ズレを起こさないようにトラック間で高速
にシーク動作することが必要である。しかし連続するト
ラック案内溝をシークする際には、焦点信号にトラック
案内溝横断時のノイズが重畳されて、騒音を発生した
り、焦点ズレを生じるため、高速処理が困難であった。
その対策としては、トラック間のシーク時に、光ピック
アップ制御回路の利得を下げてノイズを小さくし、騒音
を押さえたり（特開昭５９−１３５６４４号公報参
照）、高帯域カット用の電気的フイルタを挿入すること
によって高周波のノイズを逓減し、騒音を小さくする方
法が採られていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の光ピックアップ装置のように制御回路の
利得を小さくすれば動作マージンが小さくなり、制御系
の動作が不安定になったり、凹凸の多い光ディスクでは
焦点ズレを起こし易くなる等の問題が発生し、またフィ
ルタを使用する方法では、高帯域がカットされるため光
ピックアップ制御回路の性能が大きく低下し、正常に機
能しないと云う不具合を生じていた。そこで、本発明
は、連続するトラック案内溝を持った光ディスクをシー
クする際に、光ピックアップのディスク面上の反射光を
複数の受光素子で検知し、それらの検出信号を組み合せ
ることによって、ノイズ成分を打消し、騒音や焦点ズレ
等の不具合のない光ピックアップ制御装置を提供するこ
とを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、請求項１の光ピックアップ装置において
は、ディスク面からの反射光を所定の関係をもって配置
された複数の受光素子で検知する合焦検知素子と、この
合焦検知素子の複数の受光素子出力を組み合わせた２信
号を演算処理により算出しディスク面上の焦点合わせを
制御する光ピックアップ制御回路と、ディスク面上の集
光スポットをディスク内外周に移動するシーク時に、前
記２信号の振幅差を検出する振幅差検出回路と、該振幅
差がなくなるように前記２信号を調整する振幅差可変回
路とを備えたことを特徴とする。請求項２の光ピックア
ップ制御装置では、ディスク面からの反射光を所定の関
係をもって配置された複数の受光素子で検知する合焦検
知素子と、この合焦検知素子の複数の受光素子出力を組
み合わせた２信号を演算処理により算出しディスク面上
の焦点合わせを制御する光ピックアップ制御回路と、デ
ィスク面上の集光スポットをディスク内外周に移動する
シーク時に、前記２信号の位相差を検出する位相差検出
回路と、該位相差がなくなるように前記２信号の位相を
調整する移相回路を備えたことを特徴とする。

【０００５】請求項３の光ピックアップ制御装置では、
ディスク面からの反射光を所定の関係をもって配置され
た複数の受光素子で検知する合焦検知素子と、この合焦
検知素子の複数の受光素子出力を組み合わせた２信号を
演算処理により算出しディスク面上の焦点合わせを制御
する光ピックアップ制御回路と、ディスク面上の集光ス
ポットをディスク内外周に移動するシーク時に、前記２
信号の振幅差を検出する振幅差検出回路と、該振幅差が
なくなるように前記２信号を調整する振幅差可変回路
と、前記２信号の位相差を検出する位相差検出回路と、
該位相差がなくなるように前記２信号の位相を調整する
移相回路を備えたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】請求項１のように構成した光ピックアップ制御
装置は、合焦検知素子の複数の受光素子でディスク面上
の反射光から光ピックアップの合焦状態を検知し、合焦
検知素子の複数の受光素子出力を組み合せた２信号に演
算処理を施し、光ピックアップ制御回路で光ピックアッ
プの焦点合わせを行い、ディスク面上の集光スポットを
ディスク内外周に移動するシーク時に、振幅差検出回路
で２信号の振幅と振幅差を検出し、振幅差可変回路で２
信号の振幅が等しくなるように出来るので、光ピックア
ップの焦点合わせの２信号の差の演算過程で、トラック
案内溝横断時等における振幅差の違いにより発生するノ
イズを大幅に低減されるので、ノイズの影響を小さくし
た光ピックアップ制御装置を提供することが出来る。

【０００７】請求項２の光ピックアップ制御装置は、合
焦検知素子の複数の受光素子でディスク面上の反射光か
ら光ピックアップの合焦状態を検知し、合焦検知素子の
複数の受光素子出力の組み合せの２信号に演算処理を施
し、光ピックアップ制御回路で光ピックアップの焦点合
わせを行い、ディスク面上の集光スポットをディスク内
外周に移動するシーク時に、位相差検出回路で２信号の
位相と位相差を検出し、移相回路で２信号の位相が等し
くなるように出来るので、光ピックアップの焦点合わせ
の２信号の差の演算過程で、トラック案内溝横断時に位
相差の違いにより発生するノイズが極端に低減されるの
で、ノイズの影響を小さくした光ピックアップ制御装置
を提供することが出来る。

【０００８】請求項３の光ピックアップ制御装置は、合
焦検知素子の複数の受光素子でディスク面上の反射光か
ら光ピックアップの合焦状態を検知し、合焦検知素子の
複数の受光素子出力の組み合せの２信号に演算処理を施
し、光ピックアップ制御回路で光ピックアップの焦点合
わせを行い、ディスク面上の集光スポットをディスク内
外周に移動するシーク時に、振幅差検出回路で２信号の
振幅と振幅差を検出し、振幅差可変回路で２信号の振幅
が等しくなるようにし、且つ、位相差検出回路で２信号
の位相と位相差を検出し、移相回路で２信号の位相が等
しくなるように出来るので、光ピックアップの焦点合わ
せの２信号の差の演算過程で、トラック案内溝横断時に
発生するノイズ分が完全に低減されるので、ノイズの影
響を無くした光ピックアップ制御装置を提供することが
出来る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図示した形態例に基づいて
本発明を詳細に説明する。図１は本発明を適用する光ピ
ックアップ制御装置の一例を説明すための概要構成図で
ある。この例に示す装置は、半導体レーザ等の光源１１
からの光束をコリメータレンズ１２によって平行光と
し、ビームスプリッタ１３と反射鏡１４とによって対物
レンズ１５に導き、ディスク１６の面上に集光する。ま
た、ディスク１６面上で反射した光は、再び対物レンズ
１５と反射鏡１４とを、入射方向と反対経路を経て、ビ
ームスプリッタ１３に至り、このビームスプリッタ１３
を透過し、検出レンズ１７で集光されて、シリンダ１８
で非点収差を与えられ、一般には図２に示すようにＡ、
Ｂ、Ｃ、Ｄに４分割された受光素子で構成された合焦検
知素子１に入射するようになっている。なお、一点鎖線
で囲まれた光ピックアップの一部（図では反射鏡１４と
対物レンズ１５の組み合わせに該当）はディスク１６面
上の同心円上に配されたトラック案内溝を直角に横切る
ように移動可能であり、図示していない光ピックアップ
制御回路２からのシーク指令により図中の矢印方向に移
動し、ディスク面上の各部のトラック情報に対して読み
書きが行われる。また、対物レンズ１５はディスク面に
対し垂直方向にも移動出来るようになっており、合焦状
態を保つことが可能である。

【００１０】図１のような非点収差法による合焦検知素
子１の受光スポット形状は、合焦状態では図２（ｂ）に
示すようにほぼ円形になり、暗部のトラックパターンが
発生する。また、合焦状態よりディスク１６面と対物レ
ンズ１５の間隔が小さい場合は図２（ａ）のように例え
ばＢ−Ｄ方向の長円になり、間隔が大きい場合は図２
（ｃ）のようにＡ−Ｃ方向に楕円形状となり、トラック
パターンは片側づつ明暗の強度分布を持つと共に、線状
の縞が合焦状態からのズレ分に従い増加する。さらに、
図３に示したようにこの線状の縞は、光ピックアップが
トラック案内溝を横断する際に、特定の方向へ移動する
ことが知られている。合焦検知素子１の４分割された受
光素子の部分を、図２（ｂ）に示したようにＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄとし、合焦状態でシークしたとすると、それぞれ
の受光信号は図４（ａ）のように、ＡとＤ、ＢとＣは同
じ光量、同じ位相状態となる。従って、図４（ｂ）に太
線にて示したように、合焦検知素子の二つの信号を組み
合せた２信号合成出力の（Ａ＋Ｃ）、（Ｂ＋Ｄ）は一定
値（点線にて図示）となり、図４（ｂ）の組み合せの２
信号出力の差出力信号は図４（ｃ）のように、Ｆ₀ ＝
（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）も一定値（点線にて図示）とな
り、ノイズは発生しないことが判る。

【００１１】一方、合焦状態からズレた場合、例えば、
ディスク１６面と対物レンズ１５の間隔が大きい場合、
即ち、図２（ｃ）のような時、Ａ、Ｃの光量、振幅は増
加し、Ｂ、Ｄの光量、振幅は減少するので、それぞれの
受光信号は図５（ａ）のようになり、合成値（Ａ＋Ｃ）
の波形イは図５（ｂ）に示すように（Ｂ＋Ｄ）の波形ロ
よりも大きくなり、２信号出力の差出力信号Ｆ₀ ＝（Ａ
＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）の波形ニは、図５（ｃ）のように一
定値とはならず交流ノイズが発生する。この２信号出力
の差出力信号Ｆ₀ の波形ニを除くには、（Ｂ＋Ｄ）の波
形ロの振幅を（Ａ＋Ｃ）の波形イの振幅に等しくなるよ
うに増幅すれば良い。図５の（ｂ）に振幅増幅前の（Ｂ
＋Ｄ）の波形ロと振幅増幅後の波形ハ（点線で図示）を
示してある。従って、振幅増幅後のＦ₀ 信号は図５
（ｃ）の波形ホ（点線で表示）のように一定値となり、
交流ノイズを消去出来る。

【００１２】図６は、上記の原理に基づいて、受光素子
出力信号の振幅を等しくする機能を備えた本発明に係る
光ピックアップ制御装置の一形態例を示す要部のブロッ
ク図である。この例に示す光ピックアップ制御装置は、
合焦検知素子１の４分割された受光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ
からの出力夫々を増幅するバッファアンプ６１−１、６
１−２、６１−３、６１−４と、各バッファアンプで一
定量増幅された信号を、（Ａ＋Ｃ）、（Ｂ＋Ｄ）、（Ａ
＋Ｄ）、（Ｂ＋Ｃ）の組み合わせで合成するマトリクス
アンプ６２−１、６２−２、６２−３、６２−４と、上
記合成された信号のうち（Ａ＋Ｃ）、（Ｂ＋Ｄ）の２つ
の信号の差を検出する振幅差検出回路６３と、この振幅
差検出回路６３の出力に基づいて上記２つの信号の振幅
値を変更する振幅差可変回路６４と、上記二つの信号を
減算する減算器６５と、上記マトリクスアンプ６２−３
と６２−４の出力信号（Ａ＋Ｄ）、（Ｂ＋Ｃ）を減算す
る減算器６６と、上記減算器６５の出力によって制御さ
れるアクチュエータドライバ６７と、これによって駆動
される可動部６８と、上記第２の減算器６６の出力を供
給する速度検出器６９及び移動距離検出器７０と、上記
移動距離検出器の出力に基づいてシークモータドライバ
７２の制御信号を発生するコントローラ７１とから構成
されている。この構成では、（Ａ＋Ｃ）、（Ｂ＋Ｄ）の
２信号は光ピックアップの合焦状態の制御に使用し、
（Ａ＋Ｄ）、（Ｂ＋Ｃ）の２信号は光ピックアップの位
置状態を制御するのに用いられる。

【００１３】光ピックアップの位置状態を制御するシー
ク制御信号は既に公知であるので詳細な説明は省略し、
請求項１の本発明に関する合焦状態を制御する（Ａ＋
Ｃ）、（Ｂ＋Ｄ）の２信号の振幅を等しくする方法につ
いて説明する。上述したようにマトリックスアンプ６２
−１と６２−２の２信号の振幅と振幅差を検出する振幅
差検出回路６３と、その情報を受けて２信号の振幅差を
変える振幅差可変回路６４を、マトリックスアンプ７と
減算器６５の間に図のように設置したので、２信号の間
に振幅差が生じないように振幅差可変回路６４で、どち
らか一方の信号または２信号の両者の振幅を変化させる
ように動作する。なお、この例では振幅差可変回路６４
は２信号の両者について振幅値を調整出来るように構成
したが、どちらか一方の信号だけを調整するように構成
しても構わない。このように、２信号の振幅値が一致す
るように振幅調整すると、差出力信号Ｆ₀ は図５（ｃ）
の波形ホ（点線で表示）のように一定値になり、ノイズ
が除去できるので、騒音の発生や光ピックアップ制御回
路の誤動作を防止することが出来る。

【００１４】また、このトラック案内溝の横断ノイズ
は、案内溝ピッチ、案内溝の深さ、対物レンズ１５の開
口数、光の波長、ビーム強度分布等に依存するトラック
パターンや、光ピックアップの光学系、検出方式、合焦
検知素子１の形状等に依存するスポット形状によって異
なり、また、合焦検知素子１の４分割された受光素子の
位置ズレやディスク１６面の上下振動等により発生状況
も大きく変化する。上記説明では、Ｆ₀ 信号の前の２信
号の光量と振幅の違いだけに注目したが、位相のズレも
トラック案内溝の横断ノイズに大きな影響を及ぼすこと
になる。図示を省略したが、図５に示した２信号出力
（Ａ＋Ｃ）、（Ｂ＋Ｄ）の位相が異なる場合は、振幅が
等しくとも減算器８の出力のＦ₀ 信号は一定値になら
ず、位相ズレに応じてノイズが発生する。図７は、その
位相ズレによるノイズ発生を防止する機能を備えた本発
明の変形形態例を示す光ピックアップ制御回路の例であ
る。この形態例の特徴は、マトリックスアンプ６２−１
と６２−２と第一の減算器６５との間に、位相差検出回
路７５と移相回路７６を配置した点である。即ち、この
ように構成すれば、位相差検出回路７５でマトリックス
アンプ６２−１と６２−２の２信号出力（Ａ＋Ｃ）、
（Ｂ＋Ｄ）の位相差を検出し、移相回路７６で、どちら
か一方の信号または２信号両者の位相を調整し、位相差
が生じないようにすることができるので、上述したよう
な位相差によるノイズの発生を防止することができる。
なおこの形態例では、移相回路７６が２信号の両者の位
相を調整出来るように構成したが、どちらか一方の信号
だけを調整するように構成してもよいことは説明を要し
ないであろう。

【００１５】図８は更に本発明の他の形態例を示すブロ
ック図であって、上記図６及び図７と同一ブロックは同
一符号を付し、重複する説明は省略するが、この形態例
の特徴は、上記マトリックスアンプ６２−１と６２−２
と減算器６５との間に、上記図６にて説明した振幅差検
出回路６３と振幅差可変回路６４、及び上記図７にて説
明した位相差検出回路７５と移相回路７６を配置した点
である。この構成によれば図６と図７で述べたように、
マトリックスアンプの２信号出力（Ａ＋Ｃ）、（Ｂ＋
Ｄ）の振幅と位相のいづれが乱れていても、振幅差は振
幅差可変回路６４で等しく修正することができ、また位
相差は移相回路７６により等しく修正することができる
ので、ノイズのない安定した２信号の差出力信号Ｆ₀を
得ることが出来る。なお、この際の振幅調整と位相調整
は、どちらが先でも構わない。また以上の説明では、非
点収差法について示したが、ナイフエッジやビームサイ
ズ等の他の焦点検出方式でも、同じ構成で同様な効果が
得られる。さらに、本発明によれば、光ピックアップ制
御回路の利得、周波数帯域に影響を与えないので、良好
な制御特性を維持出来ることは云うまでもない。

【００１６】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、ディスク面上
の集光スポットをディスク内外周に移動させるシーク時
に、振幅差検出回路で２信号の振幅と振幅差を検出し、
振幅差可変回路で２信号の振幅を等しくしたので、光ピ
ックアップの焦点合わせの２信号の差の演算過程で、ト
ラック案内溝横断時に振幅差の違いにより発生するノイ
ズを大幅に低減し、シーク時の騒音の除去と、光ピック
アップ制御回路のノイズによる誤動作を無くし、高速処
理にも静かで誤動作のない光ピックアップ制御装置を提
供することが出来る。

【００１７】請求項２の発明によれば、ディスク面上の
集光スポットをディスク内外周に移動するシーク時に、
位相差検出回路で２信号の位相と位相差を検出し、移相
回路で２信号の位相を等しくしたので、光ピックアップ
の焦点合わせの２信号の差の演算過程で、トラック案内
溝横断時に位相差の違いにより発生するノイズが極端に
低減されたので、シーク時の騒音の低減と、光ピックア
ップ制御回路のノイズによる誤動作を無くし、高速処理
においても静かで誤動作のない光ピックアップ制御装置
を提供することが出来る。

【００１８】請求項３の発明によれば、ディスク面上の
集光スポットをディスク内外周に移動するシーク時に、
振幅差検出回路で２信号の振幅と振幅差を検出し、振幅
差可変回路で２信号の振幅を等しくすると共に、位相差
検出回路で２信号の位相と位相差を検出し、移相回路で
２信号の位相を等しくなるように調整したので、光ピッ
クアップの焦点合わせのための２信号の差の演算過程
で、トラック案内溝横断時に振幅差や位相差により発生
するノイズが完全になくなり、シーク時の騒音と、光ピ
ックアップ制御回路のノイズによる誤動作を無くし、高
速処理にも静かで誤動作のない光ピックアップ制御装置
を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する光ピックアップ制御装置の一
例を示す要部のブロック図である。

【図２】本発明の一形態例における合焦状態を検出する
合焦検知素子の検出状態を説明する説明図であり、
（ａ）、（ｃ）は非合焦点状態、（ｂ）は合焦点状態を
示す図である。

【図３】本発明の形態例を説明する図で、トラック案内
溝横断時の合焦検知素子の検出状態を説明する説明図で
あり、（ａ）、（ｃ）は非合焦点状態、（ｂ）は合焦点
状態を示す図である。

【図４】本発明の一形態例における動作を説明する図で
あり、（ａ）は合焦状態でトラック案内溝横断時の合焦
検知素子の各素子の出力状態を説明する説明図、（ｂ）
は合焦状態で合焦検知素子の組み合わせ２信号を説明す
る説明図、（ｃ）は合焦状態で合焦検知素子の組み合わ
せ２信号の差信号状態を説明する説明図である。

【図５】本発明の一形態例における動作を説明する図で
あり、（ａ）は非合焦状態でトラック案内溝横断時の合
焦検知素子の各素子の出力状態を説明する説明図、
（ｂ）は非合焦状態で合焦検知素子の組み合わせ２信号
を説明する説明図、（ｃ）は非合焦状態で合焦検知素子
の組み合わせ２信号の差信号状態を説明する説明図であ
る。

【図６】本発明の一形態例を示す光ピックアップ制御装
置の要部のブロック図である。

【図７】本発明の他の形態例を示す光ピックアップ制御
装置の要部のブロック図である。

【図８】本発明のその他の形態例を示す光ピックアップ
制御装置の要部のブロック図である。

【符号の説明】

１…合焦検知素子、１１…光源、１２…コリメータレン
ズ、１３…ビームスプリッタ、１４…反射鏡、１５…対
物レンズ、１６…ディスク、１７…検出レンズ、１８…
シリンダ、６１−１乃至６１−４…バッファアンブ、６
２−１乃至６２−４…マトリックスアンプ、６３…振幅
差検出回路、６４…振幅差可変回路、６５，６６…減算
器、６７…アクチュエータドライバ、６８…可動部、６
９…速度検出器、７０…移動距離検出器、７１…コント
ロ一ラ、７２…シークモータドライバ、７５…位相差検
出回路、７６…移相回路

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスク面からの反射光を所定の関係を
   もって配置された複数の受光素子で検知する合焦検知素
   子と、この合焦検知素子の複数の受光素子出力を組み合
   わせた２信号を演算処理により算出しディスク面上の焦
   点合わせを制御する光ピックアップ制御回路と、ディス
   ク面上の集光スポットをディスク内外周に移動するシー
   ク時に、前記２信号の振幅差を検出する振幅差検出回路
   と、該振幅差がなくなるように前記２信号を調整する振
   幅差可変回路とを備えたことを特徴とする光ピックアッ
   プ制御装置。
2. 【請求項２】ディスク面からの反射光を所定の関係をも
   って配置された複数の受光素子で検知する合焦検知素子
   と、この合焦検知素子の複数の受光素子出力を組み合わ
   せた２信号を演算処理により算出しディスク面上の焦点
   合わせを制御する光ピックアップ制御回路と、ディスク
   面上の集光スポットをディスク内外周に移動するシーク
   時に、前記２信号の位相差を検出する位相差検出回路
   と、該位相差がなくなるように前記２信号の位相を調整
   する移相回路を備えたことを特徴とする光ピックアップ
   制御装置。
3. 【請求項３】ディスク面からの反射光を所定の関係をも
   って配置された複数の受光素子で検知する合焦検知素子
   と、この合焦検知素子の複数の受光素子出力を組み合わ
   せた２信号を演算処理により算出しディスク面上の焦点
   合わせを制御する光ピックアップ制御回路と、ディスク
   面上の集光スポットをディスク内外周に移動するシーク
   時に、前記２信号の振幅差を検出する振幅差検出回路
   と、該振幅差がなくなるように前記２信号を調整する振
   幅差可変回路と、前記２信号の位相差を検出する位相差
   検出回路と、該位相差がなくなるように前記２信号の位
   相を調整する移相回路を備えたことを特徴とする光ピッ
   クアップ制御装置。