JP3567639B2 - フォーカスエラー信号検出方法及び信号読取装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆる光学ピックアップ装置の如き信号読取装置において、フォーカスエラー信号を検出するフォーカスエラー信号検出方法及びこのフォーカスエラー信号検出方法を実行するように構成された信号読取装置に関する技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来、図1に示すように、光源として半導体レーザチップ3を有し、この半導体レーザチップ3より発せられた光束を対物レンズ9によって光学記録媒体である光ディスク101の信号記録面上に集光させて照射し、該光束の該信号記録面による反射光束を検出することによって、該光ディスク101より情報信号の読取りを行うこととした信号読取装置(光学ピックアップ装置)が提案されている。
【0003】
この信号読取装置においては、上記半導体レーザチップ3より発せられた光束は、プリズム5の反射面6により反射されて上記対物レンズ9に入射し、上記光ディスク101の信号記録面に形成された記録トラック上に集光される。上記信号記録面上に集光された光束は、該信号記録面上に上記記録トラックに沿って記録された情報信号に応じて光強度を変調されて反射された反射光束として、上記対物レンズ9を経て、上記反射面6を介して上記プリズム5内に入射する。このようにプリズム5内に入射した反射光束は、このプリズム5の下面側に配設された光検出器7,8によって受光される。これら光検出器7,8は、上記反射面6を介して上記半導体レーザチップ3の発光点に対して共役な点(集光点)の前後において上記反射光束を受光する。
【0004】
上記光検出器7,8の受光面部は、それぞれ独立的に光検出出力を出力する複数の分割受光面に分割されている。この信号読取装置においては、上記各分割受光面よりの光検出出力に基づく演算により、上記光ディスク101よりの情報信号の読取信号、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号が得られる。上記フォーカスエラー信号は、上記対物レンズ9による上記光束の集光点と上記信号記録面との、図1中矢印Fで示す該対物レンズ9の光軸方向(フォーカス方向)についての距離を示す信号である。また、上記トラッキングエラー信号は、上記対物レンズ9による上記光束の集光点と上記記録トラックとの、図1中矢印Tで示すこの記録トラックの接線及び該対物レンズ9の光軸に直交する方向(トラッキング方向)についての距離を示す信号である。
【0005】
この信号読取装置においては、対物レンズ駆動機構によって、上記フォーカスエラー信号に基づいて上記対物レンズ9を上記フォーカス方向に移動操作するとともに、上記トラッキングエラー信号に基づいて該対物レンズ9を上記トラッキング方向に移動操作する。このような上記対物レンズ駆動機構の動作によって、上記対物レンズ9による上記光束の集光点が上記記録トラック上に形成される状態が維持される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような信号読取装置においては、図3に示すように、上記各光検出器7,8の受光面部上に形成される光スポットが、該受光面部を上記各分割受光面a,b,c,d、e,f,g,hに分割する上記記録トラックの接線方向に沿う方向の分割線に対してずれている場合には、上記フォーカスエラー信号に上記トラッキングエラー信号の成分が含まれてしまう。すなわち、本来、上記フォーカスエラー信号が0となり上記トラッキングエラー信号が0でない値となるべき状態において、該フォーカスエラー信号が0でない値となってしまうことがある。
【0007】
ここで、上記フォーカスエラー信号FEは、上記各光検出器7,8の受光面部がそれぞれ上記記録トラックの接線に平行な3本の分割線より4個の分割受光面a,b,c,d、e,f,g,hに分割されているものとして、これら分割受光面よりの光検出出力信号をa,b,c,d,e,f,g,hとしたとき、いわゆる差動同心円法により、
FE={(a+d)−(b+c)}−{(e+h)−(f+g)}
により得られる。一方、上記トラッキングエラー信号TEは、いわゆるプッシュプル法により、
TE=(a+b+e+f)−(c+d+g+h)
により得られる。したがって、図3に示すように、上記各光検出器7,8の受光面部の中心に対して上記光スポットがずれた状態において、これら光スポット内の強度分布が上記トラッキングエラー信号が0でない値となる状態となると、上記フォーカスエラー信号は、上記信号記録面上におけるフォーカスずれがない状態においても、0でない値となってしまう。
【0008】
このように、上記フォーカスエラー信号に上記トラッキングエラー信号の成分が含まれてしまうと、上記光ディスク101の信号記録面上に上記光束が集光されて形成される光スポットが上記記録トラックを横断しているときなどには、該光スポットが該記録トラックの中心からずれている量の分、該信号記録面上にてフォーカスずれが生じてしまい、該光ディスク101よりの良好な情報信号の読取りが行えなくなる。
【0009】
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、光ディスクの如き光学記録媒体より情報信号を読取る信号読取装置において用いるフォーカスエラー信号検出方法であって、該光学記録媒体よりの反射光束を受光する光検出器の受光面部上におけるスポットずれが生じた場合においても、トラッキングエラー信号の成分がフォーカスエラー信号の成分に含まれないようにして、該光学記録媒体よりの情報信号の読取りが良好に行われるようにできるフォーカスエラー信号検出方法の提供という課題を解決しようとするものである。
【0010】
また、本発明は、上記本発明に係るフォーカスエラー信号検出方法を実行することとして、上記光学記録媒体よりの情報信号の読取りが良好に行えるようになされた信号読取装置の提供という課題を解決しようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明に係るフォーカスエラー信号検出方法は、光源より発せられた光束を対物レンズにより光学記録媒体の信号記録面上に形成された記録トラック上に集光させて照射しこの光学記録媒体よりの該光束の反射光束を検出して該光学記録媒体より情報信号を読取る信号読取装置において、上記対物レンズによる上記光束の集光点と上記信号記録面との該対物レンズの光軸方向についての距離を示すフォーカスエラー信号を検出し、該対物レンズによる上記光束の集光点と上記記録トラックとの上記信号記録面に沿う方向についての距離を示すトラッキングエラー信号を検出し、該トラッキングエラー信号より上記光学記録媒体の上記光束の集光点が上記記録トラックの中心からずれている場合に発生する直流成分を除いた信号に一定の係数を掛けた信号を該フォーカスエラー信号より差し引いて該フォーカスエラー信号を補正することとしたものである。
【0012】
また、本発明に係る信号読取装置は、光源より発せられた光束を対物レンズにより光学記録媒体の信号記録面上に形成された記録トラック上に集光させて照射しこの光学記録媒体よりの該光束の反射光束を検出して該光学記録媒体より情報信号を読取る信号読取装置であって、上記対物レンズによる上記光束の集光点と上記信号記録面との該対物レンズの光軸方向についての距離を示すフォーカスエラー信号を検出するフォーカスエラー信号検出手段と、該対物レンズによる該光束の集光点と上記記録トラックとの上記信号記録面に沿う方向についての距離を示すトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号検出手段と、上記トラッキングエラー信号より上記光学記録媒体の上記光束の集光点が上記記録トラックの中心からずれている場合に発生する直流成分を除いた信号に一定の係数を掛けた信号を上記フォーカスエラー信号より差し引いて、該フォーカスエラー信号を補正するフォーカスエラー信号補正手段とを備えたものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【0014】
この実施の形態は、本発明に係るフォーカスエラー信号検出方法を実行する本発明に係る信号読取装置を、光学記録媒体である読み出し専用の光ディスク、例えば、いわゆる「CD」(Compact Disc)の如きピットディスクの再生に用いられる光学ピックアップ装置として構成したものである。
【0015】
この光学ピックアップ装置は、図1に示すように、一体型の受発光素子を用いて構成されている。上記受発光素子は、光源となる発光素子と光検出器である受光素子とを一体的な光学ブロックとして構成されている。この受発光素子は、第1の半導体基板1上に第2の半導体基板2が載置され、この第2の半導体基板2の上面部に発光素子である半導体レーザチップ3が搭載されて構成されている。また、この第2の半導体基板2の上面部には、上記半導体レーザチップ3の後方側に該半導体レーザチップ3に近接して、受光素子である光出力検出器4が形成されている。
【0016】
上記半導体レーザチップ3の前方側の上記第1の半導体基板1上には、該半導体レーザチップ3側に傾斜した反射面(光路分岐面)6と、互いに平行な天面部及び底面部とを有する台形形状のプリズム5が配設されている。上記反射面6上には、ビームスプリッタとして無偏光半透過膜が形成されている。また、上記プリズム5は、天面部に全反射膜が形成されており、底面面に無偏光半透過膜が形成されている。
【0017】
上記半導体レーザチップ3は、前方側、すなわち、上記プリズム5の反射面6に向けて、上記第1の半導体基板1の上面部に平行に光束(レーザ光束)を射出する。また、この半導体レーザチップ3は、後方側にも、上記光出力検出器4に向けて、上記光束の光出力に比例した光出力の光束を射出する。上記半導体レーザチップ3の発光出力は、上記光出力検出器4より出力される光出力検出出力に基づいて、所定の一定出力に制御される。
【0018】
上記プリズム5は、上記半導体レーザチップ3から出射された光束を、上記反射面6により反射し、この受発光素子の外部に出射させる。このようにして受発光素子から出射された光束は、対物レンズ9に入射され、この対物レンズ9により、上記光ディスク101の信号記録面上に集光して照射される。上記信号記録面上には、略々同心円状をなす螺旋状の記録トラックが形成されている。この信号記録面においては、上記記録トラックに沿って情報信号の記録がなされている。
【0019】
上記対物レンズ9は、後述する対物レンズ駆動機構により、この対物レンズ9の光軸方向(フォーカス方向)と、上記記録トラックの接線及び該対物レンズ9の光軸に直交する方向(すなわち、上記光ディスク101の径方向)(トラッキング方向)との2軸方向に移動操作可能に支持されている。
【0020】
上記光ディスク101の信号記録面において上記記録トラック上に照射された光束は、この記録トラック上に記録された情報に応じて光強度を変調されて反射される。上記信号記録面により反射された反射光束は、上記対物レンズ9を介して、上記プリズム5の反射面6を経て、このプリズム5内に入射する。上記プリズム5内に入射した反射光束は、このプリズム5の底面部に達し、一部が該底面部を経て該プリズム5の下方側に射出され、残部が該底面部により反射される。上記プリズム5の底面部により反射された反射光束は、このプリズム5の天面部により反射されて再び該底面部に達し、この底面部を経て該プリズム5の下方側に射出される。すなわち、上記プリズム5の底面部からは、前後2ヶ所において、上記反射光束が射出されることとなる。
【0021】
そして、上記第1の半導体基板1の上面部には、図1及び図2に示すように、上記プリズム5の底面部の2ヶ所から出射した光を受光する位置に、第1及び第2の光検出器7,8が形成されている。上記プリズム5内に入射された反射光束においては、上記天面部の近傍が、上記反射面6を介して上記半導体レーザチップ3の発光点に対して共役な点(集光点)となっている。したがって、上記各光検出器7,8は、上記反射面6を介して上記半導体レーザチップ3の発光点に対して共役な点の前後において、上記反射光束を受光する。
【0022】
光検出器7,8は、図2に示すように、それぞれ中央付近において、上記記録トラックの接線に平行な3本の分割線によって、それぞれ独立的に光検出出力を出力する4個の分割受光面a,b,c,d、e,f,g,hに分割されている。これら分割受光面a,b,c,d、e,f,g,hから出力される光検出出力a,b,c,d、e,f,g,hは、それぞれサーボマトリクスアンプ(Servo Matrix Amp.)に送られる。
【0023】
上記サーボマトリクスアンプにおいては、上記各光検出出力a,b,c,d、e,f,g,hに基づき、第1の演算回路20により、上記光ディスク101よりの情報信号の読取信号RFが算出される。すなわち、上記読取信号RFは、
RF=(a+b+c+d+e+f+g+h)
である。この読取信号RFは、図示しない復調回路等に送られ、上記光ディスク101よりの再生信号となされる。
【0024】
また、上記サーボマトリクスアンプにおいては、上記各光検出出力a,b,c,d、e,f,g,hに基づき、フォーカスエラー信号検出手段である第2の演算回路21により、いわゆる差動同心円法により、フォーカスエラー信号FEが算出される。このフォーカスエラー信号FEは、上記対物レンズ9による上記光束の集光点と上記信号記録面との、図1中矢印Fで示す上記フォーカス方向についての距離を示す信号である。
【0025】
FE={(a+d)−(b+c)}−{(e+h)−(f+g)}
である。
【0026】
そして、上記サーボマトリクスアンプにおいては、上記各光検出出力a,b,c,d、e,f,g,hに基づき、トラッキングエラー信号検出手段である第3の演算回路22により、いわゆるプッシュプル法により、トラッキングエラー信号TEが算出される。このトラッキングエラー信号TE(プッシュプル信号PP)は、上記対物レンズ9による上記光束の集光点と上記記録トラックとの、図1中矢印Tで示す上記トラッキング方向についての距離を示す信号である。
【0027】
TE=PP=(a+b+e+f)−(c+d+g+h)
または、
TE=PP=(a+b)−(c+d)
である。このトラッキングエラー信号TEは、図示しないサーボ回路に送られ、上記対物レンズ駆動機構を制御する基準の信号となる。
【0028】
また、上記トラッキングエラー信号TEは、図1及び図4に示すように、フォーカスエラー信号補正手段となるフォーカスエラー信号補正回路に送られる。このフォーカスエラー信号補正回路は、ハイパスフィルタ24、定数乗算器25及び減算器23により構成されている。このフォーカスエラー信号補正回路において、上記トラッキングエラー信号TEは、上記ハイパス(高域通過)フィルタ(HPF)24を経ることにより直流(DC)成分を除去され、上記定数乗算器25において定数K倍されて、上記減算器23の反転入力端子(−)に送られる。この減算器23の非反転入力端子(+)には、上記フォーカスエラー信号FEが送られる。
【0029】
すなわち、このフォーカスエラー信号補正回路においては、
FEr={(a+d)−(b+c)}−{(e+h)−(f+g)}−K{(a+b+e+f)−(c+d+g+h)}
または、
FEr={(a+d)−(b+c)}−{(e+h)−(f+g)}−K{(a+b)−(c+d)}
という演算により、補正されたフォーカスエラー信号FErが得られる。
【0030】
ここで、上記定数Kは、図3に示すように、上記各光検出器7,8の受光面部の中心に対して上記反射光束が形成する光スポットがずれた状態において、上記フォーカスエラー信号FEに含まれることとなる上記トラッキングエラー信号TEの信号成分の量によって決められる。また、上記フォーカスエラー信号補正回路における演算においては、上記各光検出器7,8の受光面部の中心に対して上記光スポットがずれた状態において上記トラッキングエラー信号TEに生ずるDCオフセットは、上記ハイパスフィルタ24によって除かれる。
【0031】
したがって、この光学ピックアップ装置においては、図3に示すように、上記各光検出器7,8の受光面部の中心に対して上記光スポットがずれた状態において、これら光スポット内の強度分布が上記トラッキングエラー信号TEが0でない値となる状態となっても、補正されたフォーカスエラー信号FErは、上記信号記録面上におけるフォーカスずれがない状態においては、0となる。このようにして得られた補正されたフォーカスエラー信号FErは、上記サーボ回路に送られ、上記対物レンズ駆動機構を制御する基準の信号となる。
【0032】
上記対物レンズ駆動機構は、図1に示すように、アクチュエータベース10を有して構成されている。このアクチュエータベース10は、略々平板状に形成され、上記第1の半導体基板1の上方側に配設される。このアクチュエータベース10の一端側には、支持壁部11が設けられている。この支持壁部11には、弾性支持部材12の基端側が固定されている。この弾性支持部材12は、金属材料や合成樹脂材料からなる板バネの如き部材であり、弾性変位により、先端側を移動可能としている。この弾性支持部材12の先端側には、レンズホルダ13が取付けられている。
【0033】
上記レンズホルダ13は、上記弾性支持部材12の変位により、移動可能となされている。このレンズホルダ13には、上記対物レンズ9が両面部を外方側に臨ませた状態で取付けられている。上記アクチュエータベース10の上記対物レンズ9に対向する部分には、この対物レンズ9に入射される光束が通過するための透孔14が設けられている。
【0034】
そして、上記レンズホルダ13には、フォーカスコイル17及びトラッキングコイル18,19が取付けられている。上記アクチュエータベース10上には、上記フォーカスコイル17及びトラッキングコイル18,19に対向して、それぞれマグネット15,16が取付けられた一対のヨークが立設されている。これらマグネット15,16及びヨークは、上記各コイル17,18,19を、発生する磁界中に位置させている。
【0035】
この対物レンズ駆動機構においては、上記フォーカスコイル17にフォーカス駆動電流が供給されると、このフォーカスコイル17が上記マグネット15,16の発する磁界より力を受け、図1中矢印Fで示すように、上記レンズホルダ13を上記対物レンズ9の光軸方向、すなわち、フォーカス方向に移動操作する。上記フォーカス駆動電流が上記補正されたフォーカスエラー信号FErに基づいて供給されることにより、フォーカスサーボ動作が実行される。
【0036】
また、この対物レンズ駆動機構においては、上記トラッキングコイル18,19にトラッキング駆動電流が供給されると、このトラッキングコイル18,19が上記マグネット15,16の発する磁界より力を受け、図1中矢印Tで示すように、上記レンズホルダ13を上記対物レンズ9の光軸に直交する方向、すなわち、トラッキング方向に移動操作する。上記トラッキング駆動電流が上記トラッキングエラー信号TEに基づいて供給されることにより、トラッキングサーボ動作が実行される。
【0037】
このようなフォーカスサーボ動作及びトラッキングサーボ動作が実行されることにより、上記対物レンズ9による上記光束の集光点が上記記録トラック上に形成される状態が維持される。そして、この光学ピックアップ装置においては、補正された上記フォーカスエラー信号FErに上記トラッキングエラー信号TEの成分が含まれていないので、上記光ディスク101の信号記録面上に上記光束が集光されて形成される光スポットが上記記録トラックを横断しているときなどにも、該信号記録面上にてフォーカスずれが生じることがなく、該光ディスク101よりの良好な情報信号の読取りが行える。
【0038】
なお、本発明に係るフォーカスエラー信号検出方法及び信号読取装置において、上記トラッキングエラー信号TEは、上述したようにいわゆるプッシュプル法により得られるものに限定されず、いわゆる3ビーム法や、その他の方式により得られるものとしてもよい。
【0039】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係るフォーカスエラー信号検出方法においては、光源より発せられた光束を対物レンズにより光学記録媒体の信号記録面上に形成された記録トラック上に集光させて照射しこの光学記録媒体よりの該光束の反射光束を検出して該光学記録媒体より情報信号を読取る信号読取装置において、該対物レンズによる該光束の集光点と該信号記録面との該対物レンズの光軸方向についての距離を示すフォーカスエラー信号が検出され、該対物レンズによる該光束の集光点と該記録トラックとの該信号記録面に沿う方向についての距離を示すトラッキングエラー信号が検出され、該トラッキングエラー信号より光学記録媒体の光束の集光点が記録トラックの中心からずれている場合に発生する直流成分を除いた信号に一定の係数を掛けた信号が該フォーカスエラー信号より差し引かれて該フォーカスエラー信号が補正される。
【0040】
したがって、上記光学記録媒体よりの反射光束を受光する光検出器の受光面部上におけるスポットずれが生じた場合においても、補正されたフォーカスエラー信号には、上記トラッキングエラー信号の成分が含まれないこととなる。
【0041】
すなわち、本発明は、光ディスクの如き光学記録媒体より情報信号を読取る信号読取装置において用いるフォーカスエラー信号検出方法であって、該光学記録媒体よりの反射光束を受光する光検出器の受光面部上におけるスポットずれが生じた場合においても、トラッキングエラー信号の成分がフォーカスエラー信号の成分に含まれないようにして、該光学記録媒体よりの情報信号の読取りが良好に行われるようにできるフォーカスエラー信号検出方法を提供することができるものである。
【0042】
また、本発明は、上記本発明に係るフォーカスエラー信号検出方法を実行することとして、上記光学記録媒体よりの情報信号の読取りが良好に行えるようになされた信号読取装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るフォーカスエラー信号検出方法を実行するように構成された本発明に係る信号読取装置の構成を示す縦断面図、平面図及びブロック回路図である。
【図2】上記信号読取装置の光検出器の構成を示す平面図である。
【図3】上記信号読取装置の光検出器においてスポットずれが生じた状態を示す平面図である。
【図4】上記信号読取装置のフォーカスエラー信号補正回路の構成を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
3 半導体レーザチップ、9 対物レンズ、21 第2の演算回路、22 第3の演算回路、23 減算器、24 ハイパスフィルタ、25 定数乗算器、101 光ディスク
Claims (2)
- 光源より発せられた光束を対物レンズにより光学記録媒体の信号記録面上に形成された記録トラック上に集光させて照射し、この光学記録媒体よりの該光束の反射光束を検出して該光学記録媒体より情報信号を読取る信号読取装置において、
上記対物レンズによる上記光束の集光点と上記信号記録面との該対物レンズの光軸方向についての距離を示すフォーカスエラー信号を検出し、
上記対物レンズによる上記光束の集光点と上記記録トラックとの上記信号記録面に沿う方向についての距離を示すトラッキングエラー信号を検出し、
上記トラッキングエラー信号より上記光学記録媒体の上記光束の集光点が上記記録トラックの中心からずれている場合に発生する直流成分を除いた信号に一定の係数を掛けた信号を上記フォーカスエラー信号より差し引いて、該フォーカスエラー信号を補正することとしたフォーカスエラー信号検出方法。 - 光源より発せられた光束を対物レンズにより光学記録媒体の信号記録面上に形成された記録トラック上に集光させて照射し、この光学記録媒体よりの該光束の反射光束を検出して該光学記録媒体より情報信号を読取る信号読取装置であって、上記対物レンズによる上記光束の集光点と上記信号記録面との該対物レンズの光軸方向についての距離を示すフォーカスエラー信号を検出するフォーカスエラー信号検出手段と、上記対物レンズによる上記光束の集光点と上記記録トラックとの上記信号記録面に沿う方向についての距離を示すトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号検出手段と、上記トラッキングエラー信号より上記光学記録媒体の上記光束の集光点が上記記録トラックの中心からずれている場合に発生する直流成分を除いた信号に一定の係数を掛けた信号を上記フォーカスエラー信号より差し引いて、該フォーカスエラー信号を補正するフォーカスエラー信号補正手段とを備えた信号読取装置。
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