JP4305371B2 - フォーカスサーボ装置 - Google Patents

Description

本発明は、対物レンズから出射したレーザービームを光ディスクの信号記録面上で合焦させてフォーカスサーボを引き込んだ時に、残留フォーカスエラー信号を低減できるフォーカスサーボ装置に関するものである。

一般的に、円盤状の光ディスクは、映像情報とか音声情報やコンピュータデータなどの情報信号を透明基板上で螺旋状又は同心円状に形成したトラックに高密度に記録し、且つ、記録済みのトラックを再生する際に所望のトラックを高速にアクセスできることから多用されている。

上記した光ディスクの信号記録面に対して光ピックアップを用いて各種の情報信号を記録再生するにあたって、一般的に、周知のフォーカスサーボ装置では、光ピックアップ内のレーザー光源から出射したレーザー光を対物レンズにより絞り込んでレーザービームを得て、このレーザービームを光透過性基板（又は光透過性保護膜）のレーザービーム入射面から入射させ、且つ、レーザービーム入射面から所定の距離隔てた位置にある信号記録面上にレーザービームをスポット状に集光させる時に、スポット状のレーザービームが信号記録面上で合焦するように対物レンズをフォーカス方向にサーボをかけている。

この際、光ディスクの信号記録面で反射されたレーザービームの戻り光を複数の分割領域を有する光検出器で検出し、この光検出器内の複数の分割領域でレーザービームの戻り光に対して光電変換し、複数の分割領域で得られた複数の検出値を演算してフォーカスエラー信号を求めた時に、図９に示したようにフォーカスエラー信号はＳ字状カーブをした信号波形となる。この際、図９中で、縦軸がフォーカスエラー信号の電圧を示し、横軸が光ディスクに対する対物レンズの位置を示している。

ここで、光ディスクの信号記録面上にレーザービームの焦点が結ばれた場合に、図９に示したように、対物レンズは合焦位置Ｘ０にあり、フォーカスエラー信号の電圧はゼロ（０）である。また、対物レンズを合焦位置Ｘ０から光ディスクに対して接近させていくと、フォーカスエラー信号の電圧は徐々に増加してピークに達し、その後は減少方向に転じてゼロ（０）となる。逆に、対物レンズを合焦位置Ｘ０から光ディスクに対して遠ざけると、フォーカスエラー信号の電圧は徐々に増加してピークに達し、その後は減少方向に転じてゼロ（０）となる。このように、フォーカスエラー信号がＳ字状に変化する特性を利用して対物レンズに対してフォーカス誤差が減少するようにフォーカス方向にサーボをかけている。

ところで、フォーカスエラー信号の状態の変化をＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔ）で監視しながら安定したフォーカスサーボの引き込みを実行できるディスク装置がある（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−７７５６９号公報。

図１０は従来のディスク装置におけるフォーカスサーボの引き込み動作を説明するための波形図である。

図１０において、従来のディスク装置は上記した特許文献１（特開平８−７７５６９号公報）に開示されており、ここでは特許文献１を参照して従来のディスク装置におけるフォーカスサーボの引き込み動作についてのみ簡略に説明すると、フォーカスサーボの引き込みを行う際に、フォーカスエラー信号のレベルを不図示のＣＰＵで監視している。

この際、フォーカスエラー信号の基準値をＶｒｅｆとし、且つ、フォーカスエラー信号の基準値Ｖｒｅｆよりも高いレベルで第１設定値Ｖｃｏｍ１を設定すると共に、フォーカスエラー信号の基準値Ｖｒｅｆよりも低いレベルで第２設定値Ｖｃｏｍ２を設定した時に、フォーカスエラー信号のレベルがフォーカスエラー信号の基準値Ｖｒｅｆよりも高い第１設定値Ｖｃｏｍ１を越えた後に、フォーカスエラー信号の基準値Ｖｒｅｆよりも低い第２設定値Ｖｃｏｍ２以下に至ったことを条件にフォーカスサーボの引き込みを徐々に行うようにしているため、引き込み特性を向上させることができる旨が開示されている。

ところで、この種の光ディスクとして例えばＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）などは既に市販されているが、最近になって光ディスクに対してより一層高密度化を図るために、上記したＣＤ，ＤＶＤよりも狭トラック化を図って情報信号を超高密度に記録再生できる超高密度光ディスク（以下、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃと記す）の開発が盛んに行われている。

上記したＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃは、レーザービーム入射面から信号記録面までの間に形成した光透過性保護膜（光透過性基板）が略１００μｍｍ程度に薄く形成され、且つ、信号記録面上で螺旋状のグルーブとランドとを対にしたトラックに記録膜が膜付けされており、記録時には光ピックアップ内の対物レンズから出射させた波長が４５０ｎｍ以下の記録用のレーザー光による３ビームを信号記録面に照射して情報信号を超高密度に記録すると共に、再生時には記録時と同じ波長で再生用のレーザー光による３ビームを信号記録面に照射して、この信号記録面で反射された３ビームの戻り光を対物レンズを通過させて複数の分割領域を有する光検出器で検出している。

この際、光ピックアップ内の対物レンズから出射させた３ビームを用いて情報信号を超高密度に記録再生できるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃの場合には、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃの信号記録面上でのトラックピッチが狭いので、トラック跨ぎによる戻り光の影響で、対物レンズに対してフォーカスサーボを引き込んだ後に残留フォーカスエラー信号が増加する傾向にあり問題となっている。尚、残留フォーカスエラー信号については説明の都合上、後で詳述する。

ここで、上記した特許文献１に開示された技術的思想では、フォーカスエラー信号の基準値Ｖｒｅｆを中心にして±側に第１，第２設定値Ｖｃｏｍ１，Ｖｃｏｍ２を設定しているものの、これらの第１，第２設定値Ｖｃｏｍ１，Ｖｃｏｍ２はフォーカスサーボの引き込み用として設定されたものであり、後述するように本発明における残留フォーカスエラー信号の低減を目的として閾値を設定したものではない。

そこで、対物レンズから出射したレーザービームを光ディスクの信号記録面上で合焦させてフォーカスサーボを引き込んだ時に、残留フォーカスエラー信号を低減できるフォーカスサーボ装置が望まれている。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、請求項１記載の発明は、レーザー光源から出射されたレーザー光を光ディスクの信号記録面に集光させる対物レンズと、前記光ディスクの信号記録面で反射された戻り光を受光する複数の分割領域を有する光検出器と、前記光検出器の複数の分割領域で光電変換された信号の演算結果に基づいて前記対物レンズを駆動させて、フォーカス制御を行うフォーカスサーボ回路部とを有するフォーカスサーボ装置において、
前記フォーカスサーボ回路部は、
前記光検出器の複数の分割領域で光電変換された信号を演算して、時間と共に変動するフォーカスエラー信号を出力するフォーカスエラー信号生成回路と、
前記フォーカスエラー信号によって合焦した後に前記対物レンズを駆動させた際に生じるフォーカス誤差を補正するために、予め定められた前記フォーカスエラー信号の所定範囲の外側の該フォーカスエラー信号を切り取ってコンパレータ検出信号として出力するコンパレータと、
前記コンパレータ検出信号の極性を反転させた反転サーボ信号を生成する反転サーボ回路と、
前記反転サーボ信号を所定の時間遅延させたタイムディレイ信号を生成するタイムディレイ信号生成部と、
前記タイムディレイ信号を前記フォーカスエラー信号生成回路から出力された前記フォーカスエラー信号に重畳させる信号合成回路と、
を有することを特徴とするフォーカスサーボ装置である。

また、請求項２記載の発明は、上記した請求項１記載の発明において、
前記フォーカスエラー信号の所定範囲は、上限値と下限値との間の範囲の６０〜９０％であることを特徴とするフォーカスサーボ装置である。

本発明に係るフォーカスサーボ装置によると、とくに、反転サーボ信号を所定の時間遅延させたタイムディレイ信号をフォーカスエラー信号生成回路から出力されたフォーカスエラー信号に重畳させているので、対物レンズに対してフォーカスサーボを引き込んだ後の残留フォーカスエラー信号が大幅に低減でき、且つ、対物レンズのフォーカス方向へのブレーキ制御も確実に行うことができるので、フォーカスサーボ装置の品質向上及び信頼性向上に寄与できる。

以下に本発明に係るフォーカスサーボ装置の一実施例を図１乃至図８を参照して詳細に説明する。

図１は本発明に係るフォーカスサーボ装置の全体構成を示した構成図、
図２（ａ），（ｂ）は本発明に係るフォーカスサーボ装置において、光ディスクの信号記録面にメインビームと一対のサブビームとによる３ビームを照射した状態を模式的に示した断面図，平面図、
図３は図１に示した光検出部を拡大して示した図、
図４は図１に示したフォーカスサーボ回路部の詳細構成を示した構成図、
図５は本発明に係るフォーカスサーボ装置において、（ａ）は通常のフォーカスエラー信号ＦＥによりフォーカスサーボを引き込んだ後の残留フォーカスエラー信号を示し、（ｂ）は本発明の合成フォーカスエラー信号ＦＥａｄｄによりフォーカスサーボを引き込んだ後の残留フォーカスエラー信号を示した図、
図６（ａ）〜（ｃ）は図４に示した抑制サーボ信号生成回路内の動作を説明するための波形図、
図７は本発明に係るフォーカスサーボ装置において、残留フォーカスエラー信号ｖｓコンパレータ設定レベルを示した図、
図８は本発明に係るフォーカスサーボ装置において、残留フォーカスエラー信号ｖｓメカ振動数を示した図である。

図１に示した如く、本発明に係るフォーカスサーボ装置１０の内部には、円盤状に形成した超高密度光ディスク（以下、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃと記す）１１が不図示のスピンドルモータの軸に固着したターンテーブル上に搭載されて、このターンテーブルと一体に回転自在に設けられ、且つ、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ１１の下方に記録再生用の光ピックアップ２０がＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ１１の径方向に移動自在に設けられている。

上記したＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ１１は、中心孔の径が１５ｍｍで外径が１２０ｍｍに円盤状に形成されており、且つ、レーザービーム入射面１１ａから信号記録面１１ｂまでの間に形成した光透過性保護膜（光透過性基板）１１ｃの厚さＴが所定の規定値として例えば０．１ｍｍ（１００μｍ）に薄く設定され、この上に略１．１ｍｍの補強板（図示せず）を貼り合せて合計厚さが略１．２ｍｍに形成されている。そして、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ１１の信号記録面１１ｂ上には情報信号を２５ＧＢ（ギガバイト）程度記録できるようになっている。

また、上記した光ピックアップ２０では、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ１１に対応して半導体を用いたレーザー光源（以下、半導体レーザーと記す）２１から波長が４５０ｎｍ以下のレーザー光Ｌが出射されており、この実施例ではレーザー光Ｌの基準波長λが例えば４０５ｎｍに設定されている。

そして、半導体レーザー２１から出射されたレーザー光Ｌは直線偏光の発散光であり、この発散光がコリメーターレンズ２２で平行光に変換された後に回折格子（グレーティング）２３に入射され、この回折格子２３によりレーザー光Ｌの平行光からメインビームと一対のサブビームとに分離して得た３ビームが偏光ビームスプリッタ２４に入射される。

上記した偏光ビームスプリッタ２４は、回折格子２３からの３ビームを透過させ、且つ、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ１１の信号記録面１１ｂで反射された３ビームの戻り光を反射させて略９０°方向を転じさせるために偏光性を有する偏光選択性誘電体多層膜２４ａが膜付けされている。

この後、偏光ビームスプリッタ２４内の偏光選択性誘電体多層膜２４ａを透過した３ビームは、１／４λ板２５を透過して円偏光となる。この際、１／４λ板２５は基準波長λが４０５ｎｍの３ビームを透過させる時に１／４λの位相差を与えるものである。更に、１／４λ板２５を透過した３ビームは、レンズホルダ２６内に取り付けた対物レンズ２７に入射される。

上記した対物レンズ２７は、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ１１に対応して開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する第１，第２面のうちで少なくとも１面が非球面に形成されたものである。この実施例における対物レンズ２７は、開口数（ＮＡ）が０．８５の単玉レンズを用いている。この際、対物レンズ２７はレンズホルダ２６内の上方部位に取り付けられていると共に、このレンズホルダ２６の外周に対物レンズ２７をＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ１１の信号記録面１１ｂに対してフォーカス方向とトラッキング方向とに制御するためのフォーカスコイル２８とトラッキングコイル２９とが取り付けられている。更に、対物レンズ２７を取り付けたレンズホルダ２６は、不図示の複数のサスペンションワイヤによってフォーカス方向とトラッキング方向とに揺動自在に支持されたアクチュエータ構造となっている。

そして、対物レンズ２７でここに入射した３ビームを絞ってＯ次光によるメインビームと±１次光による一対のサブビームとをＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ１１のレーザービーム入射面１１ａから入射させて、各ビームを信号記録面１１ｂにスポット状に照射している。

この際、図２に拡大して示した如く、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ１１の信号記録面１１ｂは螺旋状のグルーブ１１ｂ１の左右にランド１１ｂ２，１１ｂ２が形成されて、グルーブ１１ｂ１及び左右のランド１１ｂ２，１１ｂ２上に記録膜が膜付けされている。

そして、螺旋状のグルーブ１１ｂ１によるトラック方向に沿ってサブビームＳ１と、メインビームＭと、サブビームＳ２とが図示の順で配列しており、メインビームＭは対物レンズ２７を介して信号記録面１１ｂ内のグルーブ１１ｂ１（又はランド１１ｂ２）に照射され、一対のサブビームＳ１，Ｓ２は対物レンズ２７を介してメインビームＭを中心にして斜め対称に位置するグルーブ１１ｂ１とランド１１ｂ２との間に照射されている。そして、グルーブ１１ｂ１と左右のランド１１ｂ２，１１ｂ２との間に照射した一対のサブビームＳ１，Ｓ２でトラッキングを取りながらグルーブ１１ｂ１（又はランド１１ｂ２）に照射したメインビームＭで情報信号を記録再生している。

図１に戻り、この後、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ１１の信号記録面１１ｂで反射された３ビームによる各戻り光は、上記とは逆に、対物レンズ２７，１／４λ板２５を順に通過して、偏光ビームスプリッタ２４内の偏光性を有する偏光選択性誘電体多層膜２４ａで反射されて略９０°方向を転じられた後に検出レンズ３０を経てホログラム素子３１に入射され、このホログラム素子３１で回折されて、３ビームによる各戻り光が複数の光検出器を有する光検出部３２上に結像されている。

そして、この光検出部３２上に結像された３ビームの各光量を光電変換し、ここで得られた３ビームによる各検出値をフォーカスサーボ回路部４０と、ＲＦ信号処理回路部５０と、トラッキングサーボ回路部６０とにそれぞれ供給し、フォーカスサーボ回路部４０で得た後述の合成フォーカスエラーＦＥａｄｄに対応したフォーカスコイルドライブ信号ＦＯＤをフォーカスコイル２８に印加して対物レンズ２７をＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ１１の信号記録面１１ｂに対してフォーカス方向に制御し、且つ、ＲＦ信号処理回路部５０で信号記録面１１ｂに記録した情報信号を読み取るためのＲＦ信号ＲＦを得ると共に、トラッキングサーボ回路部６０で得たトラッキングエラー信号ＴＲをトラッキングコイル２８に印加して対物レンズ２７をＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ１１の信号記録面１１ｂに対してトラッキング方向に制御している。

上記した光検出部３２は、図２に示したトラック方向と対応して図３に拡大して示した如く、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ１１の信号記録面１１ｂで反射されたメインビームＭの戻り光の光量を光電変換するために信号記録面１１ｂ内のトラック方向及びこのトラック方向に対して直交する方向とに４分割された第１〜第４分割領域Ａ〜Ｄを有する４分割型光検出器３２Ｍと、信号記録面１１ｂで反射された一対のサブビームＳ１，Ｓ２の各戻り光の光量を光電変換するために信号記録面内のトラック方向と平行に２分割された各第１，第２分割領域（Ｅ１，Ｅ２），（Ｆ１，Ｆ２）を有する一対の２分割型光検出器３２Ｓ１，３２Ｓ２とで構成されている。

この際、４分割型光検出器３２Ｍの分割領域Ａ〜Ｄは、図２に示したメインビームＭの全体を検出し、また、２分割型光検出器３２Ｓ１の分割領域Ｅ１，Ｅ２は図２に示したサブビームＳ１の左右を検出し、更に、２分割型光検出器３２Ｓ２の分割領域Ｆ１，Ｆ２は図２に示したサブビームＳ２の左右を検出している。

ここで、図４に拡大して示した如く、この実施例の要部となるフォーカスサーボ回路部４０は、フォーカスエラー信号生成回路４１と、抑制サーボ信号生成回路４２と、信号合成回路４３と、フォーカスコイルドライブ回路４４とで構成されている。

上記したフォーカスサーボ回路部４０では、フォーカスエラー信号生成回路４１内でまずフォーカスエラー信号ＦＥを得ている。具体的には、フォーカスエラー信号生成回路４１では、メインビームの戻り光を４分割型光検出器３２Ｍの分割領域Ａ〜Ｄで光電変換した際に、分割領域Ａからの第１検出値と分割領域Ｄからの第４検出値とを加算器４１Ａで加算した（Ａ＋Ｄ）信号と、分割領域Ｂからの第２検出値と分割領域Ｃからの第３検出値とを加算器４１Ｂで加算した（Ｂ＋Ｃ）信号とを得た後に、（Ａ＋Ｄ）信号から（Ｂ＋Ｃ）信号を減算器４１Ｃで減算して｛（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）｝信号によるフォーカスエラー信号ＦＥを得ている。言い換えると、フォーカスエラー信号ＦＥは、対角線上に位置する分割領域Ａ，Ｄの加算値（Ａ＋Ｄ）と、上記に対して直交した直角線上に位置する分割領域Ｂ，Ｃの加算値（Ｂ＋Ｃ）との差分値を求めることで得られる。

そして、フォーカスエラー信号生成回路４１内で得られたフォーカスエラー信号ＦＥは、一般的な光ピックアップで得られる通常のフォーカスエラー信号と同じであり、対物レンズ２７とＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ１１の信号記録面１１ｂとの間の光学的距離が一定となるように先に従来技術で図９を用いて説明したＳ字状カーブに沿って対物レンズ２７に対してフォーカス誤差が減少するようにフォーカスサーボをかけているものの、対物レンズ２７に対してフォーカスサーボを引き込んだ後には、図５（ａ）に示したような残留フォーカスエラー信号が生じてしまう。

この際、対物レンズ２７とＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ１１の信号記録面１１ｂとの間の光学的距離を完全に一定に保つことは不可能であり、両者２７，１１ｂ間での光学的距離が変動し、この変動量がフォーカスサーボを行った後に残留する変動量となり、この時に生じる信号を残留フォーカスエラー信号と呼称しているが、この残留フォーカスエラー信号はフォーカスエラー信号生成回路４１で得られるフォーカスエラー信号ＦＥそのものであることは明らかである。

とくに、本発明に適用されるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ１１の場合には、信号記録面１１ｂでのトラック密度が高くなるため、トラック跨ぎによる戻り光の影響でフォーカスサーボ引き込み後の残留フォーカスエラー信号が増加する傾向にあると共に、残留フォーカスエラー信号の振幅のｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ値（以下、ｐ−ｐ値と記す）は、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ１１の光透過性保護膜（光透過性基板）１１ｃの厚さＴのバラツキにより、バラツキが大きいほど変動も大きくなる。

更に、図５（ａ）に示したように残留フォーカスエラー信号中で局部的に信号振幅が大きくなる部分があり、これはトラック跨ぎの影響による。現行のＤＶＤならば、集光されるレーザービームのスポット径に対してトラックが横切る回数が少ないが、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ１１はトラック幅がＤＶＤより狭いため、トラック跨ぎの影響を多く受け、また高分解能であるがゆえに信号記録面１１ｂ上のグルーブ１１ｂ１及びランド１１ｂ２の形状にも大きく左右される。

そこで、本発明では、対物レンズ２７に対してフォーカスサーボを引き込んだ後の残留フォーカスエラー信号を減少させるために、図４に示したように、フォーカスエラー信号生成回路４１の後段に抑制サーボ信号生成回路４２を新たに追加して、この抑制サーボ信号生成回路４２で後述するように抑制された抑制サーボ信号（＝タイムディレイ信号）ＴＤを生成している。

ここで、上記した抑制サーボ信号生成回路４２についてより具体的に説明すると、抑制サーボ信号生成回路４２内は、フオーカスエラー信号生成回路４１側から信号合成回路４３側に向かって、コンパレータ４２Ａと、反転サーボ信号生成部４２Ｂと、タイムディレイ信号生成部４２Ｃとがこの順で設けられている。

まず、抑制サーボ信号生成回路４２内のコンパレータ４２Ａでは、図６（ａ）に拡大して示した如く、フオーカスエラー信号生成回路４１側から出力されるフォーカスエラー信号ＦＥの基準値ＶＲＥＦを中心にして±側に所定レベルで第１，第２閾値ＶＣＯＭ１，ＶＣＯＭ２をそれぞれ予め設定しており、対物レンズ２７に対してフォーカスエラー信号ＦＥよりフォーカスサーボをかけながら対物レンズ２７から出射したレーザービームがＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ１１の信号記録面１１ｂ上で合焦してフォーカスサーボを引き込んだ後に、フォーカスエラー信号生成回路４１から出力されるフォーカスエラー信号ＦＥは残留フォーカスエラー信号となる。

尚、図６（ａ）中の横軸はフォーカスエラー信号（＝残留フォーカスエラー信号）に対する時間軸であり、縦軸はフォーカスエラー信号（＝残留フォーカスエラー信号）の電圧を示している。

この際、第１閾値ＶＣＯＭ１は、残留フォーカスエラー信号の＋側のピーク値（上限値）から５〜２０％下がった値に設定され、一方、第２閾値ＶＣＯＭ２は、残留フォーカスエラー信号の−側のピーク値（下限値）から５〜２０％上がった値に設定されている。言い換えると、予め定められたフォーカスエラー信号の所定範囲は、上限値と下限値との間の範囲の６０〜９０％である。

ここで、上記のように第１閾値ＶＣＯＭ１及び第２閾値ＶＣＯＭ２の各値を設定した理由を説明すると、図７に示したように、横軸を残留フォーカスエラー信号のピーク値に対するコンパレータ設定レベル（％）とし、縦軸を残留フォーカスエラー信号（ｍＶ）とすると、図示から明らかなように、残留フォーカスエラー信号のレベルが＋側のピーク値に対して５〜２０％下がるか、又は、−側のピーク値に対して５〜２０％上がる範囲内であれば、残留フォーカスエラー信号のレベルが小さい値で安定しているためである。言い換えると、残留フォーカスエラー信号のレベルが前記した６０〜９０％の所定範囲内であれば安定している。

そして、コンパレータ４２Ａ内では、対物レンズ２７に対してフォーカスサーボを引き込んだ後に、対物レンズ２７を駆動させた際に生じるフォーカス誤差を補正するために、残留フォーカスエラー信号に対して前記した所定範囲（６０〜９０％）の外側を切り取って、第１，第２閾値ＶＣＯＭ１，ＶＣＯＭ２を超えたコンパレータ検出信号ＣＯＭ・ＤＥＴを図６（ｂ）に示したように時間軸に沿ってそれぞれ検出して、このコンパレータ検出信号ＣＯＭ・ＤＥＴを図４に示した反転サーボ信号生成部４２Ｂに入力している。

次に、抑制サーボ信号生成回路４２内の反転サーボ信号生成部４２Ｂでは、コンパレータ４２Ａから送られたコンパレータ検出信号ＣＯＭ・ＤＥＴの極性を反転した上で、図６（ｃ）に示したように、反転した電圧値Ｈに対して所定の係数αをそれぞれ乗算して、電圧値Ｈ’＝α×Ｈの反転サーボ信号ＩＮＶを得て、この反転サーボ信号ＩＮＶを後段のタイムディレイ信号生成部４２Ｃに入力している。尚、上記した所定の係数αは、対物レンズ２７に対して最適なブレーキの強さを加えるために設定したものであり、例えば、所定の係数αが０．７程度に設定されている。

ここで、反転サーボ信号生成部４２Ｂを設けた理由を説明すると、反転サーボ信号生成部４２Ｂで得られた反転サーボ信号ＩＮＶは、対物レンズ２７がＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ１１に対して近づきすぎないようにブレーキをかける方向に抑制する信号を生成し、一方、対物レンズ２７がＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ１１に対して下がりすぎないようにブレーキをかける方向に抑制する信号を生成している。

例えば、対物レンズ２７をＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ１１に近づけるために、フォーカスコイル２８に通常のフォーカスエラー信号ＦＥを印加すれば、電気的には制御が終了するのだが、対物レンズ２７を支持したアクチュエータ（図示せず）はメカ的に位置決めされるので、その場で止まることができず、数回往復運動を繰り返す。この運動自体が残留フォーカスエラー信号を増やす原因の一つでもある。

この対策として考えたのが、対物レンズ２７に対して反対方向へブレーキをかける方法である。まず、目標移動ポイントまで移動させる電圧をフォーカスコイル２８に印加すると、不図示のアクチュエータは目標ポイントへ向かって加速するが、付加電圧に相当する移動ポイントに到達する前に、上記した反転サーボ信号ＩＮＶにより対物レンズ２７に対してブレーキをかければ、不図示のアクチュエータはスムーズに次の運動へ推移することができる。

次に、抑制サーボ信号生成回路４２内のタイムディレイ信号生成部４２Ｃでは、反転サーボ信号生成部４２Ｂからの反転サーボ信号ＩＮＶに対して所定の時間遅延させるタイムディレイ信号ＴＤを得て、このタイムディレイ信号ＴＤを信号合成回路４３に入力している。そして、抑制サーボ信号生成回路４２内で最終的に得られたタイムディレイ信号ＴＤは、前記した抑制された抑制サーボ信号と等価である。この際、反転サーボ信号ＩＮＶに対して所定の時間遅延させる時間は、光ピックアップ２０の構造によりそれぞれ適宜な値に設定されるが、通常１〜１００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内であり、工場出荷時には１〜１００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内で所定の遅延時間を設定している。

ここで、タイムディレイ信号生成部４２Ｃを設けた理由を説明すると、タイムディレイ信号生成部４２Ｃで得られたタイムディレイ信号ＴＤは、対物レンズ２７のフォーカス方向へのブレーキをかけるタイミングを制御するためのものである。即ち、対物レンズ２７を支持したアクチュエータ（図示せず）は慣性力を持っているので、対物レンズ２７に対してブレーキをかけた時の残留フォーカスエラー信号への悪影響をタイムディレイ信号ＴＤによって避けると共に、フォーカスサーボ装置１０内の振動数によって生じる残留フォーカスエラー信号への悪影響もタイムディレイ信号ＴＤによって避けている。

例えば、図８に示した如く、横軸にメカ振動数（Ｈｚ）を示し、縦軸に残留フォーカスエラー信号（ｍＶ）を示した時、図示から明らかなように、タイムディレイ信号ＴＤのディレイタイミングを１〜１００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内で最適化した場合には、メカ振動数が変わっても残留フォーカスエラー信号のレベルがあまり変化しないのに対し、ディレイ制御無しの場合では振動数が高く（図の右方向へ行くほど高い）なると、ある時期から残留フォーカスエラー信号のレベルが増加している。従って、対物レンズ２７のフォーカス方向へのブレーキ制御は、最終的に、コンパレータ４２Ａとタイムディレイ信号生成部４２Ｃの適度な組み合わせが重要であるのがわかる。

この後、フォーカスエラー信号生成回路４１で得られた通常のフォーカスエラー信号ＦＥと、抑制サーボ信号生成回路４２で得られた抑制サーボ信号（＝タイムディレイ信号）ＴＤとを信号合成回路４３で合成している。すなわち、信号合成回路４３では、対物レンズ２７の慣性力によって対物レンズ２７が駆動する遅れ分をタイムディレイ信号ＴＤにより反転サーボ信号ＩＮＶを遅延させてフォーカスエラー信号生成回路４１から出力されたフォーカスエラー信号ＦＥに重畳させているので、第１，第２閾値ＶＣＯＭ１，ＶＣＯＭ２を超えたフォーカスエラー信号ＦＥに対して第１，第２閾値ＶＣＯＭ１，ＶＣＯＭ２内に向かって抑制するための合成フォーカスエラー信号ＦＥａｄｄを得ている。この後、この合成フォーカスエラー信号ＦＥａｄｄをフォーカスコイルドライブ回路４４に入力してフォーカスコイルドライブ信号ＦＯＤを生成し、合成フォーカスエラー信号ＦＥａｄｄに応じたフォーカスコイルドライブ信号ＦＯＤをフォーカスコイル２８に印加することで、対物レンズ２７に対してフォーカスサーボを引き込んだ後の残留フォーカスエラー信号は図５（ａ）に示した通常のフォーカスエラー信号ＦＥを印加した場合よりも図５（ｂ）に示したように大幅に低減している。

上記した如く、本発明に係るフォーカスサーボ装置１０によれば、フォーカスエラー信号生成回路４１からのフォーカスエラー信号ＦＥと、タイムディレイ信号生成回路４２Ｃからのタイムディレイ信号ＴＤとを合成した合成フォーカスエラー信号ＦＥａｄｄに応じたフォーカスコイルドライブ信号ＦＯＤをフォーカスコイル２８に印加することで、対物レンズ２７に対してフォーカスサーボを引き込んだ後の残留フォーカスエラー信号が大幅に低減でき、且つ、対物レンズ２７のフォーカス方向へのブレーキ制御も確実に行うことができるので、フォーカスサーボ装置１０の品質向上及び信頼性向上に寄与できる。

尚、上記では、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ１１の信号記録面１１ｂ上に情報信号を高密度に記録するために３ビームを用いた場合を説明したが、再生専用の場合には１ビームで良く、この１ビームの場合でも４分割型光検出器３２Ｍによりフォーカスエラー信号ＦＥが得られるので本発明の技術的思想をそのまま適用でき、更に、現行のＤＶＤに対しても本発明の技術的思想を適用しても何等の支障も生じないものである。

本発明に係るフォーカスサーボ装置の全体構成を示した構成図である。 （ａ），（ｂ）は本発明に係るフォーカスサーボ装置において、光ディスクの信号記録面にメインビームと一対のサブビームとによる３ビームを照射した状態を模式的に示した断面図，平面図である。 図１に示した光検出部を拡大して示した図である。 図１に示したフォーカスサーボ回路部の詳細構成を示した構成図である。 本発明に係るフォーカスサーボ装置において、（ａ）は通常のフォーカスエラー信号ＦＥによりフォーカスサーボを引き込んだ後の残留フォーカスエラー信号を示し、（ｂ）は本発明の合成フォーカスエラー信号ＦＥａｄｄによりフォーカスサーボを引き込んだ後の残留フォーカスエラー信号を示した図である。 （ａ）〜（ｃ）は図４に示した抑制サーボ信号生成回路内の動作を説明するための波形図である。 本発明に係るフォーカスサーボ装置において、残留フォーカスエラー信号ｖｓコンパレータ設定レベルを示した図である。 本発明に係るフォーカスサーボ装置において、残留フォーカスエラー信号ｖｓメカ振動数を示した図である。 Ｓ字状のフォーカスエラー信号を説明するための図である。 従来のディスク装置におけるフォーカスサーボの引き込み動作を説明するための波形図である。

符号の説明

１０…フォーカスサーボ装置、
１１…超高密度光ディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）、
１１ａ…レーザービーム入射面、１１ｂ…信号記録面、１１ｃ…光透過性保護膜、
２０…光ピックアップ、
２１…レーザー光源（半導体レーザー）、２２…コリメーターレンズ、
２３…回折格子、２４…偏光ビームスプリッタ、２５…１／４λ板、
２６…レンズホルダ、２７…対物レンズ、
２８…フォーカスコイル、２９…トラッキングコイル、
３０…検出レンズ、３１…ホログラム素子、
３２…光検出部、
３２Ｍ…４分割型光検出器、Ａ〜Ｄ…分割領域、
３２Ｓ１，３２Ｓ２…一対の２分割型光検出器、Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２…分割領域、
４０…フォーカスサーボ回路部、
４１…フォーカスエラー信号生成回路、４１Ａ，４１Ｂ…加算器、４１Ｃ…減算器、
４２…抑制サーボ信号生成回路、４２Ａ…コンパレータ、
４２Ｂ…反転サーボ信号生成部、４２Ｃ…タイムディレイ信号生成部、
４３…信号合成回路、４４…フォーカスコイルドライブ回路、
５０…ＲＦ信号処理回路部、６０…トラッキングサーボ回路部、
Ｌ…レーザー光、
ＶＲＥＦ…フォーカスエラー信号の基準値、
ＶＣＯＭ１…コンパレータの第１閾値、
ＶＣＯＭ２…コンパレータの第２閾値
ＦＥ…フォーカスエラー信号（残留フォーカスエラー信号）、
ＦＥａｄｄ…合成フォーカスエラー信号、
ＴＲ…トラッキングエラー信号、ＲＦ…ＲＦ信号、
ＣＯＭ・ＤＥＴ…コンパレータ検出信号、ＩＮＶ…反転サーボ信号、
ＴＤ…タイムディレイ信号、ＦＯＤ…フォーカスコイルドライブ信号。

Claims (2)

1. レーザー光源から出射されたレーザー光を光ディスクの信号記録面に集光させる対物レンズと、前記光ディスクの信号記録面で反射された戻り光を受光する複数の分割領域を有する光検出器と、前記光検出器の複数の分割領域で光電変換された信号の演算結果に基づいて前記対物レンズを駆動させて、フォーカス制御を行うフォーカスサーボ回路部とを有するフォーカスサーボ装置において、
   前記フォーカスサーボ回路部は、
   前記光検出器の複数の分割領域で光電変換された信号を演算して、時間と共に変動するフォーカスエラー信号を出力するフォーカスエラー信号生成回路と、
   前記フォーカスエラー信号によって合焦した後に前記対物レンズを駆動させた際に生じるフォーカス誤差を補正するために、予め定められた前記フォーカスエラー信号の所定範囲の外側の該フォーカスエラー信号を切り取ってコンパレータ検出信号として出力するコンパレータと、
   前記コンパレータ検出信号の極性を反転させた反転サーボ信号を生成する反転サーボ回路と、
   前記反転サーボ信号を所定の時間遅延させたタイムディレイ信号を生成するタイムディレイ信号生成部と、
   前記タイムディレイ信号を前記フォーカスエラー信号生成回路から出力された前記フォーカスエラー信号に重畳させる信号合成回路と、
   を有することを特徴とするフォーカスサーボ装置。
2. 前記フォーカスエラー信号の所定範囲は、上限値と下限値との間の範囲の６０〜９０％であることを特徴とする請求項１記載のフォーカスサーボ装置。
   
   

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