JP4091490B2 - フォーカスサーボ引き込み装置及びその方法 - Google Patents

フォーカスサーボ引き込み装置及びその方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はフォーカスサーボ引き込み装置及びその方法に関し、詳細には光学的記録再生装置における光学ピックアップの対物レンズを、その焦点が光ディスク媒体の表面に合焦する位置に引き込むためのフォーカスサーボ引き込み装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】
特開2000−348354号公報
はじめに、一般的なフォーカスサーボ引き込み方法について説明すると、広く一般的に使われている光ディスクドライブに使用する光ディスク媒体、例えばCD−ROM、DVD−ROM等の厚みは一定である。よって、このような光ディスク媒体を光ディスクドライブに装着した時に、光ディスクドライブは光ピックアップのフォーカス引き込み範囲に入るように機構設計がなされている。従って、光ピックアップは固定位置でのフォーカス引き込みが可能である。しかし、光ディスク媒体が生産される工程では、ガラス原盤にスパッタ膜を付けた光ディスク媒体や、スタンパと呼ばれるニッケル電鋳で形成した光ディスク媒体、又スタンパに裏打ち板を取り付けたもの等、多様な厚みをもつ光ディスク媒体が存在する。光ディスク生産工程でこれらの多様な厚みをもつ光ディスク媒体の検査を行う場合、光ピックアップ全体をフォーカスサーボ引き込み可能な所定位置にもってくることが求められる。
【0003】
そこで、このような要望に応える従来のフォーカスサーボ引き込み方法として上記特許文献1に提案されている従来のフォーカスサーボ引き込み装置を含む自動焦点制御装置について当該装置の構成を示す図5に従って説明する。
【0004】
同図において、多様な厚みを持つ光ディスク媒体10は回転と移動が同時に行われるターンテーブル11に搭載される。ターンテーブル11はスピンドルモータ12、スライドモータ13、スライド機構14、モータ駆動手段15,16及び協調制御手段17により、CLV(Constant Linear Velocity)、CAV(Constant Angular Velocity)制御が行われる。光ピックアップ18は、移動機構19に固定され、駆動モータ20で所定位置に移動される。また、駆動モータ20はモータ駆動手段21で制御され、システムコントローラ22からの信号、例えばCW信号(光ピックアップ18を下方向に移動することを指示する信号)、CCW信号(光ピックアップ18を上方向に移動することを指示する信号)で制御される。更に、移動機構19に取り付けられた位置センサ23は光ディスク媒体10の位置を検出し、システムコントローラ22が位置センサ23からの信号を受けた位置を判断する。このような構成を有する従来のフォーカスサーボ引き込み装置では、多様な厚みを持つ光ディスク媒体10の所定位置に光ピックアップ18をセットできるようになっている。次に、システムコントローラ22はスイッチ25を正弦波発振器26からの正弦波信号で位相補償回路27及びパワーアンプ28により光ピックアップ18内の対物レンズ(図示せず)を振動させるようにしておき、フォーカス誤差信号(以下FE信号と称す)を監視し、その信号のゼロクロス点が検出された時にスイッチ25を切り替えてフォーカスサーボがかかるように制御する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、光ディスク生産工程で多様な厚みを持つ光ディスク媒体の検査を行う場合、光ピックアップのフォーカスサーボ引き込み所定位置への位置決めに位置センサを使用したとき、光ディスク媒体の傾斜、光ディスク媒体表面のうねり等があった場合、光ピックアップのフォーカスサーボ引き込み所定位置と位置センサの検出値が異なってしまう。また、位置センサとして光を利用した装置の場合、光ディスク媒体の表面には微細加工溝・微細ピット等が存在するので、それらの形状により光の反射率が変化して検出位置が変動するという不具合が発生している。
【0006】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、位置センサを使わず、位置決めする光ピックアップ自身のFE信号を利用して、多様な厚みを持つ光ディスク媒体へ光ピックアップの最適な位置決めを行い、フォーカスサーボの確実な引き込みを行うことができるフォーカスサーボ引き込み装置及びその方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記問題点を解決するために、本発明のフォーカスサーボ引き込み装置は、レーザ光を光ディスク媒体の記録・再生面に集光させる光ピックアップと、光ピックアップを所定の位置に移動させる光ピックアップ駆動手段と、光ピックアップ内の対物レンズをフォーカスサーボするフォーカスサーボ手段と、対物レンズをフォーカス位置に引き込むフォーカスサーボ引き込み手段とを有している。更に、本発明のフォーカスサーボ引き込み装置は、光ピックアップ内の対物レンズを正弦波によって振動させる正弦波振動手段と、正弦波から2値化信号を発生させる第1の2値化手段と、FE信号から2値化信号を発生させる第2の2値化手段と、第1の2値化手段による2値化信号と第2の2値化手段による2値化信号とにより、パルスを抽出するパルス抽出手段と、パルス抽出手段によって抽出されたパルスにより光ピックアップ駆動手段を制御し、光ピックアップを最適なフォーカス引き込み位置へ移動させるようにフォーカスサーボ引き込み手段を制御する制御手段とを有することに特徴がある。よって、FE信号から光ピックアップ全体を駆動するパルスを抽出してフォーカスサーボ引き込みを行うので、多様な厚みの光ディスク媒体のフォーカス引き込みができる。
【0008】
また、第2の2値化手段は、FE信号のピーク値をホールドするピークホールド手段と、ピーク値を所定値に減衰する減衰手段と、フォーカス誤差信号と、ピーク値を所定値に減衰した信号とを比較して2値化処理を行う比較手段とを含むことにより、対物レンズを振動させて発生するFE信号をピークホールドして半値レベル信号を作成してFE信号の2値化信号を生成しているので、光ディスク媒体の反射率が変化しても2値化信号が確実に生成できる。
【0009】
更に、パルス抽出手段は、正弦波の反転信号及び非反転信号から対物レンズの上下の移動方向を示す2つの2値化信号を発生する2値化信号発生手段と、2値化信号発生手段による2つの2値化信号と第2の2値化手段による2値化信号と各々論理をとる論理手段とを含むことにより、対物レンズの振動中心がフォーカスサーボ引き込み位置と一致するように光ピックアップ全体を駆動するパルスを抽出して、フォーカスサーボ引き込みを行うので、多様な厚みの光ディスク媒体でものフォーカスサーボ制御精度は変化しない。
【0010】
また、正弦波振動手段は、正弦波の発振周波数を制御する発振周波数制御手段と、正弦波の振幅を制御する振幅制御手段とを含む。よって、正弦波振動手段は周波数及び振動の大きさを変えることができ、周波数を高くした場合に光ピックアップをすばやくフォーカス引き込み位置にもってくることができ、また対物レンズを振動させてもS字曲線が見つからない場合は、振動を大きくすると、ピックアップ全体を移動させるよりすばやくS字曲線の位置を見つけることができる。
【0011】
更に、別の発明としてのフォーカスサーボ引き込み方法によれば、光ピックアップ内の対物レンズを正弦波で振動させ、この正弦波から2値化信号を発生させ、また光ピックアップのフォーカス誤差信号から2値化信号を発生させる。そして、正弦波からの2値化信号とフォーカス誤差信号からの2値化信号とによりパルスを抽出する。次に、このパルスで光ピックアップを駆動制御して光ピックアップを最適なフォーカス引き込み位置へ移動させる。よって、多様な厚みを持つ光ディスク媒体へ光ピックアップの最適な位置決めを行い、フォーカスサーボの確実な引き込みを行うことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明のフォーカスサーボ引き込み装置は、光ピックアップ内の対物レンズを正弦波によって振動させる正弦波振動手段と、正弦波から2値化信号を発生させる第1の2値化手段と、FE信号から2値化信号を発生させる第2の2値化手段と、第1の2値化手段による2値化信号と第2の2値化手段による2値化信号とにより、パルスを抽出するパルス抽出手段と、パルス抽出手段によって抽出されたパルスにより光ピックアップ駆動手段を制御し、光ピックアップを最適なフォーカス引き込み位置へ移動させるようにフォーカスサーボ引き込み手段を制御する制御手段とを有する。
【0013】
【実施例】
図1は本発明の一実施例に係るフォーカスサーボ引き込み装置を含む自動焦点制御装置の構成を示すブロック図である。同図において、図5と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。
【0014】
図1において、移動機構19に取り付けられた光ピックアップ18は、レーザ光を光ディスク媒体10の再生面に焦点を結ばせ、光ディスク媒体10から情報を読み取ることができる。スライドモータ13は、スライド機構14に搭載されたスピンドルモータ12とターンテーブル11を任意の位置に移動させることができる。スピンドルモータ12はターンテーブル11に搭載した光ディスク媒体10を回転させる。スピンドルモータ12、スライドモータ13は協調制御手段17により各々のモータ駆動手段15,16を介して光ディスク媒体10のCLV、CAV制御ができるようになっている。更に、光ピックアップ18は、移動機構19と駆動モータ20で上下に移動でき、所定位置への位置決めが可能である。駆動モータ20はモータ駆動手段21で制御される。ここで、システムコントローラ22からのCW信号で光ピックアップ18は下方向、CCW信号で上方向に移動できるようになっている。本実施例のフォーカスサーボ引き込み装置30を含む自動焦点制御装置におけるシステムコントローラ22は、光ピックアップ18からのFE信号を取り込み、モータ駆動手段21への制御信号(CW信号、CCW信号)を発生させ、光ピックアップ18を所定位置に移動させてフォーカスサーボ制御を行う。このように、光ピックアップ18を移動させフォーカスサーボ制御を行うまでの一連の動作はシステムコントローラ22が管理している。
【0015】
ここで、システムコントローラ22を含むフォーカスサーボ引き込み装置を有する自動焦点制御装置の動作を詳しく説明する。
図1に示すように、レーザ光を光ディスク媒体10の再生面に集光させる対物レンズ(図示せず)にフォーカスサーボをかけるフォーカスサーボ引き込み装置は、対物レンズのフォーカス位置に対する誤差量に基づいてFE信号を発生させ、このFE信号がゼロとなるようにフォーカスサーボをかけるものであり、フォーカスサーボをかける前のFE信号は光ディスク媒体10との距離の変化に従って図2のように変化する。光ピックアップ18内の光検出素子へ光ディスク媒体10から反射光が戻り、光検出素子の信号を演算処理することでFE信号が得られる。特に、FE信号の曲線はその形からS字曲線と呼ばれている。このS字曲線の真中の(FE=0)点がフォーカス引き込み位置であり、この位置でフォーカスサーボがかけられる。S字曲線は対物レンズの位置における変化範囲の中で非常に狭い所で発生するため、フォーカスサーボをかける前にフォーカス引き込み位置を探す。すなわちS字曲線を探す必要がある。
【0016】
そこで、正弦波発振器26で対物レンズを振動させてS字曲線の位置を見つける。対物レンズを振動させてもS字曲線が見つからない場合は、システムコントローラ22からCW信号、CCW信号を発生させ、モータ駆動手段21、駆動モータ20、移動機構19を介して光ピックアップ18を上下させS字曲線が発生する位置までもってくる。FE信号の発生をシステムコントローラ22が確認したら、CW信号、CCW信号の発生をフォーカス引き込み装置30側に切り替える。フォーカスサーボ引き込み装置30側で所定の振幅・周波数の後述する正弦波発信器により光ピックアップ18の対物レンズを駆動すると、FE信号の発生場所に応じてCW信号、CCW信号が生成される。対物レンズのレンズ振動の中心から下側でFE信号が発生する場合はCW信号が、レンズ振動の中心から上側でFE信号が発生する場合はCCW信号が発生するようにフォーカスサーボ引き込み装置30が構成されている。
【0017】
この様子を図3に示す。同図の(a)は対物レンズのレンズ振動の中心より下側にフォーカス引き込み位置(S字曲線の真中)がある場合で、FE信号は対物レンズをレンズ振動の中心より下方向に駆動する正弦波波形で発生している。同図の(b)は対物レンズのレンズ振動の中心にフォーカス引き込み位置(S字曲線の真中)がある場合で、FE信号は対物レンズをレンズ振動の中心の正弦波波形で発生している。同図の(c)は対物レンズのレンズ振動の中心より上側にフォーカス引き込み位置(S字曲線の真中)がある場合で、FE信号は対物レンズをレンズ振動の中心より上方向に駆動する正弦波波形で発生している。同図の(d)、(e)、(f)は同図の(a)、(b)、(c)のFE信号から抽出したモータ駆動手段21に加える2値化信号である。同図の(d)の場合はCW信号となり光ピックアップ18を下降させるモードで、同図の(f)の場合はCCW信号となり光ピックアップ18を上昇させるモード、同図の(e)はCW信号、CCW信号が交互に発生し光ピックアップ18は所定位置に止まる。従って、同図の(a)、(c)、(d)、(f)の状態は同図の(b)、(e)に収束する動作となっている。対物レンズのレンズ振動の中心でFE信号が発生すると、その間隔は一定(対物レンズのレンズ振動周期の1/2)となり、システムコントローラ22はフォーカス引き込み位置が対物レンズのレンズ振動の中心にあることを判断できる。そして、システムコントローラ22はFE信号を監視し、フォーカス引き込み位置(S字曲線の真中)が検出された時にスイッチを切り替えてフォーカスサーボをかける。
【0018】
次に、FE信号の発生場所に応じてCW信号、CCW信号が生成される本実施例のフォーカスサーボ引き込み装置の構成及び動作について本実施例のフォーカスサーボ引き込み装置の構成を示す図4を元に詳しく説明する。
【0019】
図4において、光ピックアップ18内には4分割の光検出素子18−1があり、演算処理部18−2でそれぞれの信号を演算処理することでFE信号が取り出せる。FE信号はゲイン制御回路31、フォーカスサーボON/OFFスイッチ32、位相補償回路33、パワーアンプ34、光ピックアップ18内のフォーカスコイル18−3でサーボループを形成している。フォーカスサーボがかけられる前はフォーカスサーボON/OFFスイッチ32がオフとなっており、対物レンズを振動させる正弦波信号がフォーカスコイル18−3に加えられるようになっている。正弦波信号を生成する正弦波発振器35はシステムコントローラ22の指令で振幅・周波数制御器36を介して対物レンズを振動させる周波数及び振動の大きさを変えることができる。周波数を高くすると、CW信号、CCW信号の発生パルス周波数が増え、図1のモータ駆動手段21、駆動モータ20、移動機構19を介して光ピックアップ18をすばやく対物レンズのレンズ振動の中心でFE信号が発生する位置に光ピックアップ18をもってくることができる。また、対物レンズを振動させてもS字曲線が見つからない場合は、振動の大きさを変えることで、光ピックアップ18を移動させるよりすばやくS字曲線の位置を見つけることができる。正弦波の周波数・振幅はフォーカス引き込みを行う装置の仕様に応じて最適値に設定すれば良い。
【0020】
そして、対物レンズを振動させて発生するFE信号は一方でピークホールド回路(以下P/Hと略す)37によってピークホールドされ、アッテネータ38で1/2に減衰される。この信号とFE信号を比較器39でコンパレートすると、FE信号の半値レベルでの2値化信号が生成される。従って、光ディスク媒体の反射率が変化してFE信号の大きさが変わっても2値化信号が確実に生成される。
【0021】
また、対物レンズを振動させる正弦波信号は非反転・反転信号の2系統に分けられ、非反転信号は比較器40を、反転器41を介した反転信号は比較器42を介して2値化信号が作成され、対物レンズの移動方向を示す2値化信号となる。比較器40を介した信号は対物レンズ中立位置より下側振動、比較器42を介した信号は対物レンズ中立位置より上側振動となっている。FE信号の2値化信号と、比較器40,42を介した2値化信号の論理を、論理回路43,44によってとることで、対物レンズ振動方向別の2値化信号が得られる。これらの信号は単安定マルチバイブレータ(以下MMと略す)45,46を介して所定のパルス幅を持つCCW信号、CW信号に変えられる。CCW信号、CW信号のパルス幅は図1のモータ駆動手段21に必要なパルス幅に応じて決められる。そして、スイッチ47,48はCCW信号、CW信号をフォーカスサーボ引き込み側で発生するか、システムコントローラ側が発生するかで切り替える。ここではS字曲線が検出されてからの動作なのでフォーカスサーボ引き込み側になっている。このようにして得られたCCW信号、CW信号で、光ピックアップ18をレンズ振動中心でFE信号が発生する位置に収束させることが可能となる。
【0022】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のフォーカスサーボ引き込み装置は、レーザ光を光ディスク媒体の記録・再生面に集光させる光ピックアップと、光ピックアップを所定の位置に移動させる光ピックアップ駆動手段と、光ピックアップ内の対物レンズをフォーカスサーボするフォーカスサーボ手段と、対物レンズをフォーカス位置に引き込むフォーカスサーボ引き込み手段とを有している。更に、本発明のフォーカスサーボ引き込み装置は、光ピックアップ内の対物レンズを正弦波によって振動させる正弦波振動手段と、正弦波から2値化信号を発生させる第1の2値化手段と、FE信号から2値化信号を発生させる第2の2値化手段と、第1の2値化手段による2値化信号と第2の2値化手段による2値化信号とにより、パルスを抽出するパルス抽出手段と、パルス抽出手段によって抽出されたパルスにより光ピックアップ駆動手段を制御し、光ピックアップを最適なフォーカス引き込み位置へ移動させるようにフォーカスサーボ引き込み手段を制御する制御手段とを有することに特徴がある。よって、FE信号から光ピックアップ全体を駆動するパルスを抽出してフォーカスサーボ引き込みを行うので、多様な厚みの光ディスク媒体のフォーカス引き込みができる。
【0024】
また、第2の2値化手段は、FE信号のピーク値をホールドするピークホールド手段と、ピーク値を所定値に減衰する減衰手段と、フォーカス誤差信号と、ピーク値を所定値に減衰した信号とを比較して2値化処理を行う比較手段とを含むことにより、対物レンズを振動させて発生するFE信号をピークホールドして半値レベル信号を作成してFE信号の2値化信号を生成しているので、光ディスク媒体の反射率が変化しても2値化信号が確実に生成できる。
【0025】
更に、パルス抽出手段は、正弦波の反転信号及び非反転信号から対物レンズの上下の移動方向を示す2つの2値化信号を発生する2値化信号発生手段と、2値化信号発生手段による2つの2値化信号と第2の2値化手段による2値化信号と各々論理をとる論理手段とを含むことにより、対物レンズの振動中心がフォーカスサーボ引き込み位置と一致するように光ピックアップ全体を駆動するパルスを抽出して、フォーカスサーボ引き込みを行うので、多様な厚みの光ディスク媒体でものフォーカスサーボ制御精度は変化しない。
【0026】
また、正弦波振動手段は、正弦波の発振周波数を制御する発振周波数制御手段と、正弦波の振幅を制御する振幅制御手段とを含む。よって、正弦波振動手段は周波数及び振動の大きさを変えることができ、周波数を高くした場合に光ピックアップをすばやくフォーカス引き込み位置にもってくることができ、また対物レンズを振動させてもS字曲線が見つからない場合は、振動を大きくすると、ピックアップ全体を移動させるよりすばやくS字曲線の位置を見つけることができる。
【0027】
更に、別の発明としてのフォーカスサーボ引き込み方法によれば、光ピックアップ内の対物レンズを正弦波で振動させ、この正弦波から2値化信号を発生させ、また光ピックアップのフォーカス誤差信号から2値化信号を発生させる。そして、正弦波からの2値化信号とフォーカス誤差信号からの2値化信号とによりパルスを抽出する。次に、このパルスで光ピックアップを駆動制御して光ピックアップを最適なフォーカス引き込み位置へ移動させる。よって、多様な厚みを持つ光ディスク媒体へ光ピックアップの最適な位置決めを行い、フォーカスサーボの確実な引き込みを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に係るフォーカスサーボ引き込み装置を含む自動焦点制御装置の構成を示すブロック図である。
【図2】 対物レンズと光ディスク媒体との距離によるFE信号の変化を示す図である。
【図3】 FE信号の発生場所に応じて生成されるCW信号及びCCW信号を示す図である。
【図4】 本実施例のフォーカスサーボ引き込み装置の構成を示すブロック図である。
【図5】 従来のフォーカスサーボ引き込み装置を含む自動焦点制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
18;光ピックアップ、18−1;光検出素子、
18−2;演算処理部、18−3;フォーカスコイル、
22;システムコントローラ、30;フォーカスサーボ引き込み装置、
31;ゲイン制御回路、
32;フォーカスサーボON/OFFスイッチ、
33;位相補償回路、34;パワーアンプ、
35;正弦波発振器、36;振幅・周波数制御器、
37;ピークホールド回路、38;アッテネータ、39;比較器、
40,42;比較器、41;反転器、43,44;論理回路、
45,46;単安定マルチバイブレータ、47,48;スイッチ。

Claims (5)

  1. レーザ光を光ディスク媒体の記録・再生面に集光させる光ピックアップと、該光ピックアップを所定の位置に移動させる光ピックアップ駆動手段と、前記光ピックアップ内の対物レンズをフォーカスサーボするフォーカスサーボ手段と、前記対物レンズをフォーカス位置に引き込むフォーカスサーボ引き込み手段とを有するフォーカスサーボ引き込み装置において、
    前記光ピックアップ内の前記対物レンズを正弦波によって振動させる正弦波振動手段と、
    該正弦波から2値化信号を発生させる第1の2値化手段と、
    前記フォーカス誤差信号から2値化信号を発生させる第2の2値化手段と、
    前記第1の2値化手段による2値化信号と前記第2の2値化手段による2値化信号とにより、パルスを抽出するパルス抽出手段と、
    該パルス抽出手段によって抽出されたパルスにより前記光ピックアップ駆動手段を制御し、前記光ピックアップを最適なフォーカス引き込み位置へ移動させるように前記フォーカスサーボ引き込み手段を制御する制御手段と
    を有することを特徴とするフォーカスサーボ引き込み装置。
  2. 前記第2の2値化手段は、前記フォーカス誤差信号のピーク値をホールドするピークホールド手段と、該ピーク値を所定値に減衰する減衰手段と、前記フォーカス誤差信号と、前記ピーク値を所定値に減衰した信号とを比較して2値化処理を行う比較手段とを含む請求項1記載のフォーカスサーボ引き込み装置。
  3. 前記パルス抽出手段は、前記正弦波の反転信号及び非反転信号から前記対物レンズの上下の移動方向を示す2つの2値化信号を発生する2値化信号発生手段と、該2値化信号発生手段による2つの2値化信号と前記第2の2値化手段による2値化信号と各々論理をとる論理手段とを含む請求項1又は2に記載のフォーカスサーボ引き込み装置。
  4. 前記正弦波振動手段は、前記正弦波の発振周波数を制御する発振周波数制御手段と、前記正弦波の振幅を制御する振幅制御手段とを含む請求項1記載のフォーカスサーボ引き込み装置。
  5. 光ピックアップを所定の位置に移動させて、対物レンズをフォーカス位置に引き込み、光ピックアップ内のレーザ光を光ディスク媒体の記録・再生面に集光させるフォーカスサーボ引き込み方法において、
    光ピックアップ内の対物レンズを正弦波で振動させ、該正弦波から2値化信号を発生させ、光ピックアップのフォーカス誤差信号から2値化信号を発生させ、前記正弦波からの2値化信号と前記フォーカス誤差信号からの2値化信号とによりパルスを抽出し、該パルスで光ピックアップを駆動制御して光ピックアップを最適なフォーカス引き込み位置へ移動させることを特徴とするフォーカスサーボ引き込み方法。
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