JP4774358B2 - 光ピックアップの調整方法およびその装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ピックアップの調整方法およびその装置に関し、さらに詳しく言えば、光ピックアップに搭載されている４分割フォトディテクタをフォーカスエラー信号が得られる位置に調整する技術に関するものである。

光ピックアップの製造工程では、光ピックアップの組立後に種々の調整が行われるが、そのひとつに４分割フォトディテクタの位置調整がある。

この位置調整は、フォーカスサーボループをオフとした状態で、図３（ａ）に示すように、対物レンズ２ａとフォーカス駆動コイル２ｂとを含むフォーカスアクチュエータ２を図示しないスピンドルモータにより回転されている光ディスク１に対して所定の周期で接近，離反させた状態で行う。

４分割フォトディテクタがフォーカスエラー信号が正しくとれる範囲に入ると、図３（ｂ）に示すように、Ｓカーブと呼ばれるフォーカスエラー信号があらわれ、これとともに図３（ｃ）に示すような光ディスク１からの反射光の強度信号が得られる。

図３（ｃ）の強度信号があるレベルに達しているときに、図３（ｂ）のＳカーブのゼロクロス点でフォーカスサーボループをオン（これと同時に調整時のフォーカスアクチュエータ２の接近，離反動は停止）にすることにより、以後適正なフォーカスサーボがかけられる。

４分割フォトディテクタの位置調整には、特許文献１に記載されているように、Ｘポジション信号とＹポジション信号とが用いられる。図４に従来の位置調整装置における測定系１０Ｂの回路構成を示し、図５に同調整装置における４分割フォトディテクタの移動手段２０Ｂの構成を示す。

図４に示す測定系１０Ｂは、４分割フォトディテクタＰＤに含まれている４つの検出素子Ａ〜Ｄの検出信号からＸ方向のＸポジション信号Ｐｘを生成するＰｘ生成回路１１ａおよびＹ方向のＹポジション信号Ｐｙを生成するＰｙ生成回路１１ｂを備えている。

Ｘポジション信号ＰｘとＹポジション信号Ｐｙは、次式により算出される。なお、式中のＡ〜Ｄは、検出素子Ａ〜Ｄから出力される光量を表している。
Ｐｘ＝｛（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）｝／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
Ｐｙ＝｛（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）｝／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
ただし、極性およびＰｘ，Ｐｙの論理は光ピックアップにより変わることがある。

Ｘポジション信号ＰｘとＹポジション信号Ｐｙは、それぞれ次段のローパスフィルタ１２ａ，１２ｂで平準化（直流化）されて、オシロスコープなどの波形表示器１３に与えられる。これにより、波形表示器１３に図６に示されているようなＰｘ，Ｐｙとによるリサージュ波形や、図３（ｂ）のＳカーブ波形などが表示される。

図５に示す移動手段２０Ｂは、ステッピングモータ２１に連結された送りねじ軸２１ａによりＹ方向（この場合、図５において左右方向）に往復的に移動する主テーブル２２と、この主テーブル２２上に載置され、ステッピングモータ２３に連結された送りねじ軸２３ａによりＸ方向（この場合、図５において上下方向）に往復的に移動する副テーブル２４とを備えている。

この従来例において、ステッピングモータ２１，２３には、手動で操作されるロータリーエンコーダ２６ａ，２６ｂより回転信号が与えられる。なお、図示しないが、主テーブル２２および副テーブル２４には、それぞれ移動方向を案内するガイドレールが設けられている。

副テーブル２４には、４分割フォトディテクタＰＤ（実際には４分割フォトディテクタがマウントされた図示しない支持プレート）を解離可能に把持する一対のチャックアーム２５ａ，２５ｂとが設けられている。

このチャックアーム２５ａ，２５ｂにて、図示しない光ピックアップ内に搭載されている固定前の４分割フォトディテクタＰＤをチャックし、波形表示器１３に表示されている図６に例示したリサージュ波形が原点（０，０）に収束し、図３（ｂ）のＳカーブが最大となる位置、すなわち図４，図５に示すように、４分割フォトディテクタＰＤの中央部分が光ディスク１からの反射光の光ビームＲＢの焦点位置にもたらされるまで、ロータリーエンコーダ２６ａ，２６ｂを操作して４分割フォトディテクタＰＤをＸ，Ｙ方向に移動させる。

そして、図３（ｂ）のＳカーブが最大となった位置でフォーカスサーボをオンにし、その後、例えば紫外線硬化型樹脂などにより４分割フォトディテクタＰＤを固定する。

特開２００１−１６０２２２号公報

しかしながら、リサージュ波形やＳカーブ波形などを観測しながら、４分割フォトディテクタＰＤをＸ方向および／またはＹ方向に移動させる際、ロータリーエンコーダをどの方向に回してよいのか、操作上とまどうことがある。

この操作上の問題は、特に２つのロータリーエンコーダを同時に操作する場合に顕著となる。また、Ｓカーブ波形で最大値に合わせ込もうとするとき、しばしば行きすぎてしまうことがあり、１度で合わせ込むことが難しいため、その合わせ込みに時間がかかる、などの問題もある。

したがって、本発明の課題は、光ピックアップに搭載されている４分割フォトディテクタの位置調整を自動化することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、光ピックアップに搭載されている４分割フォトディテクタをＸ方向に移動させるモータ駆動によるＸ方向移動手段およびＹ方向に移動させるモータ駆動によるＹ方向移動手段を含み、上記各移動手段により上記４分割フォトディテクタをフォーカスエラー信号が得られる位置にまでＸ，Ｙ方向に調整する光ピックアップの調整方法において、上記光ピックアップのフォーカスサーボループをオフにし、フォーカスアクチュエータにより上記光ピックアップの対物レンズを光ディスクに対して所定の周期で接近・離反させるように駆動した状態で、上記４分割フォトディテクタに含まれている各光検出素子の検出信号からＸ方向のＸポジション信号Ｐｘと、Ｙ方向のＹポジション信号Ｐｙとを得て、上記Ｘポジション信号Ｐｘと上記Ｙポジション信号Ｐｙとが、あらかじめ設定されているＸポジション用の閾値ＴＨｘ，Ｙポジション用の閾値ＴＨｙ以下となるように、上記Ｘ方向移動手段のモータドライブ回路および上記Ｙ方向移動手段のモータドライブ回路に自動追尾制御をかけて上記４分割フォトディテクタの位置を調整しながら、上記４分割フォトディテクタの上記各光検出素子の検出信号を加算してなる全光量信号ＲＦを監視し、上記全光量信号ＲＦがあらかじめ設定されている閾値ＴＨｒ以上で、かつ、上記Ｘポジション信号Ｐｘと上記Ｙポジション信号Ｐｙとが上記閾値ＴＨｘ，ＴＨｙ以下となった時点で、上記４分割フォトディテクタの位置調整を終了することを特徴としている。

また、上記課題を解決するため、請求項２に記載の発明は、光ピックアップに搭載されている４分割フォトディテクタをＸ方向に移動させるモータ駆動によるＸ方向移動手段およびＹ方向に移動させるモータ駆動によるＹ方向移動手段を含み、上記各移動手段により上記４分割フォトディテクタをフォーカスエラー信号が得られる位置にまでＸ，Ｙ方向に調整する光ピックアップの調整装置において、上記４分割フォトディテクタに含まれている各光検出素子の検出信号からＸ方向のＸポジション信号Ｐｘを得るＰｘ信号生成回路およびＹ方向のＹポジション信号Ｐｙを得るＰｙ信号生成回路と、Ｘポジション用の閾値ＴＨｘおよびＹポジション用の閾値ＴＨｙと、上記４分割フォトディテクタの上記各光検出素子の検出信号を加算してなる全光量信号ＲＦに対する閾値ＴＨｒとを有し、上記光ピックアップのフォーカスサーボループをオフにし、フォーカスアクチュエータにより上記光ピックアップの対物レンズを光ディスクに対して所定の周期で接近・離反させるように駆動した状態で、上記Ｘポジション信号Ｐｘと上記Ｙポジション信号Ｐｙとが上記閾値ＴＨｘ，上記閾値ＴＨｙ以下となるように、上記Ｘ方向移動手段のモータドライブ回路および上記Ｙ方向移動手段のモータドライブ回路に自動追尾制御をかけて上記４分割フォトディテクタの位置を調整しながら、上記全光量信号ＲＦを監視し、上記全光量信号ＲＦが上記閾値ＴＨｒ以上で、かつ、上記Ｘポジション信号Ｐｘと上記Ｙポジション信号Ｐｙとが上記閾値ＴＨｘ，ＴＨｙ以下となった時点で、上記４分割フォトディテクタの位置調整を終了する制御手段とを備えていることを特徴としている。

本発明（請求項１，２に記載の発明）によれば、光ピックアップに搭載されている４分割フォトディテクタをフォーカスエラー信号が得られる位置にまでＸ，Ｙ方向に調整するにあたって、４分割フォトディテクタに含まれている各光検出素子の検出信号からＸ方向のＸポジション信号ＰｘとＹ方向のＹポジション信号Ｐｙとを得て、そのＸポジション信号ＰｘとＹポジション信号Ｐｙとが、あらかじめ設定されているＸポジション用の閾値ＴＨｘ，Ｙポジション用の閾値ＴＨｙ以下となるように、Ｘ方向移動手段のモータドライブ回路およびＹ方向移動手段のモータドライブ回路に自動追尾制御をかけるようにしたことにより、４分割フォトディテクタをフォーカスエラー信号が得られる位置にまで自動的に短時間で移動させることができる。したがって、作業者の習熟度などにかかわらず、４分割フォトディテクタをチャックしてからフォーカスサーボオンまでの時間が大幅に短縮される。

例えば閾値ＴＨｘ，ＴＨｙを０として、Ｘポジション信号ＰｘとＹポジション信号Ｐｙとをリサージュ波形の原点に収束させるような場合、光ビームが４分割フォトディテクタから外れている場合にもＸポジション信号ＰｘとＹポジション信号Ｐｙは０になり、閾値条件を満足したとして、その位置に調整されてしまうことになるが、本発明（請求項１，２に記載の発明）によれば、４分割フォトディテクタの各光検出素子の検出信号を加算してなる全光量信号ＲＦが所定の閾値ＴＨｒ以上であることを条件に加えたことにより、上記した誤調整を防止することができる。

次に、図１および図２により、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明による光ピックアップの調整装置が備える測定系１０Ａの回路構成図，図２は同じく本発明による光ピックアップの調整装置が備える４分割フォトディテクタの移動手段２０Ａの構成を示す模式図である。

図１，図２は、それぞれ先に説明した従来例の図４，図５に対応しており、この実施形態の説明において、上記従来例と同一の構成要素には同じ参照符号を用いている。

本発明の実施形態においても、図１に示す測定系１０Ａには、４分割フォトディテクタＰＤに含まれている４つの検出素子Ａ〜Ｄの検出信号からＸ方向のＸポジション信号Ｐｘを生成するＰｘ生成回路１１ａおよびＹ方向のＹポジション信号Ｐｙを生成するＰｙ生成回路１１ｂを備えている。

Ｘポジション信号ＰｘとＹポジション信号Ｐｙは、先に説明した従来例と同じく、次式により算出される。なお、式中のＡ〜Ｄは、検出素子Ａ〜Ｄから出力される光量を表している。
Ｐｘ＝｛（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）｝／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
Ｐｙ＝｛（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）｝／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
ただし、極性およびＰｘ，Ｐｙの論理は光ピックアップにより変わることがある。

Ｘポジション信号ＰｘとＹポジション信号Ｐｙは、それぞれ次段のローパスフィルタ１２ａ，１２ｂで平準化（直流化）されるが、この実施形態では、平準化されたＸポジション信号ＰｘとＹポジション信号Ｐｙは、それぞれ次段の増幅器１４ａ，１４ｂにより所定の利得（この例では利得５１）で増幅されたのち、Ｐｘモータドライブ回路１５ａとＰｙモータドライブ回路１５ｂとに与えられる。

Ｐｘモータドライブ回路１５ａは、図２に示す４分割フォトディテクタＰＤの移動手段２０Ａに含まれているＸ方向駆動用のステッピングモータ（以下、Ｐｘステッピングモータと記す）２３のモータドライブ回路であり、Ｐｙモータドライブ回路１５ｂは、図２に示す４分割フォトディテクタの移動手段２０Ａに含まれているＹ方向駆動用のステッピングモータ２１（以下、Ｐｙステッピングモータと記す）のモータドライブ回路である。

本発明によると、図１に示すように、測定系１０Ａには、Ｐｘモータドライブ回路１５ａおよびＰｙモータドライブ回路１５ｂを制御する制御手段１６を備えている。制御手段１６は自動追尾制御機能（サーボ制御機能）を有し、設定された位置目標値に向けてＰｘモータドライブ回路１５ａとＰｙモータドライブ回路１５ｂとを制御する。制御手段１６には、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）もしくはマイクロコンピュータなどが用いられてよい。

制御手段１６には、増幅器１４ａ，１４ｂにて所定に増幅されたＸポジション信号ＰｘとＹポジション信号Ｐｙとが入力され、また、４分割フォトディテクタＰＤから出力される全光量信号ＲＦ（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）が入力される。

４分割フォトディテクタＰＤの位置調整は、フォーカスサーボループをオフにし、図３（ａ）に示したフォーカスアクチュエータ２を加振した状態で行う。

また、準備段階として、図示しない操作部により、Ｘポジション信号Ｐｘ，Ｙポジション信号Ｐｙおよび全光量信号ＲＦの閾値ＴＨｘ，ＴＨｙ，ＴＨｒと、フォーカスアクチュエータ２の加振周波数とを設定する。

位置調整の完了条件は、Ｘポジション信号Ｐｘ＜（もしくは≦）ＴＨｘ，Ｙポジション信号Ｐｙ＜（もしくは≦）ＴＨｙ，全光量信号ＲＦ＞（もしくは≧）ＴＨｒである。閾値ＴＨｘ，ＴＨｙ，ＴＨｒは任意に決められてよいが、この例では、閾値ＴＨｘ，ＴＨｙを０とし、閾値ＴＨｒは３０ｍＶとしている。また、フォーカスアクチュエータ２の加振周波数を１０Ｈｚとしている。

位置調整をスタートさせると、制御手段１６は、その自動追尾制御機能により、Ｘポジション信号ＰｘとＹポジション信号Ｐｙがともに０，すなわち図６に示したリサージュ波形が原点（０，０）に収束するように、Ｐｘモータドライブ回路１５ａとＰｙモータドライブ回路１５ｂとに駆動信号を与える。

このとき、フォーカスアクチュエータ２の加振に伴って、Ｘポジション信号ＰｘとＹポジション信号Ｐｙの値が変化するため、制御手段１６は、その変化値が小さくなる方向にＰｘモータドライブ回路１５ａとＰｙモータドライブ回路１５ｂとを制御する。

Ｘポジション信号ＰｘとＹポジション信号Ｐｙがともに０になると、４分割フォトディテクタＰＤの中央部分が光ディスク１からの反射光の光ビームＲＢの焦点位置に合わせられることを意味するが、４分割フォトディテクタＰＤが光ビームＲＢから外れている場合にも、Ｘポジション信号ＰｘとＹポジション信号Ｐｙがともに０になる。

そこで、本発明の好ましい態様では、全光量信号ＲＦにより光ビームＲＢが４分割フォトディテクタＰＤ上にあるかどうかを見る。

すなわち、Ｘポジション信号ＰｘとＹポジション信号Ｐｙがともに０であっても、全光量信号ＲＦが閾値ＴＨｒの３０ｍＶ以上の場合にのみ、４分割フォトディテクタＰＤの位置調整を行い、そうでなければ（全光量信号ＲＦが閾値ＴＨ未満の場合）、光ビームＲＢが４分割フォトディテクタＰＤ上にないと判断し、位置調整エラーとして、４分割フォトディテクタＰＤの位置調整は行わない。

制御手段１６は、Ｘポジション信号ＰｘとＹポジション信号Ｐｙがともに０で、かつ、全光量信号ＲＦが閾値ＴＨｒの３０ｍＶ以上の閾値条件が整った時点で、自動的にフォーカスサーボループをオンとする。その後、４分割フォトディテクタＰＤは、例えば紫外線硬化型樹脂により、調整位置に固定される。

以上説明したように、本発明によれば、制御手段１６の自動追尾制御機能により、４分割フォトディテクタをフォーカスエラー信号が得られる位置にまで自動的に短時間で移動させることができる。したがって、作業者の習熟度などにかかわらず、４分割フォトディテクタをチャックしてからフォーカスサーボオンまでの時間が大幅に短縮される。

本発明の光ピックアップの調整装置が備える測定系を例示する回路構成図。 本発明の光ピックアップの調整装置が備える４分割フォトディテクタの移動手段の構成例を示す模式図。 （ａ）４分割フォトディテクタの位置調整時におけるフォーカスアクチュエータの動作状態を示す模式図，（ｂ）Ｓカーブを示す波形図，（ｃ）光ディスクからの反射光の強度信号を例示する波形図。 従来の位置調整装置における測定系を示す回路構成図。 上記従来の位置調整装置における４分割フォトディテクタの移動手段の構成例を示す模式図。 Ｘポジション信号とＹポジション信号とによるリサージュ波形の一例を示す波形図。

符号の説明

１０Ａ 測定系
１１ａ Ｐｘ生成回路
１１ｂ Ｐｙ生成回路
１２ａ，１２ｂ ローパスフィルタ
１４ａ，１４ｂ 増幅器
１５ａ Ｐｘモータドライブ回路
１５ｂ Ｐｙモータドライブ回路
１６ 制御手段
２０ ４分割フォトディテクタの移動手段
２１ Ｐｙステッピングモータ
２２ 主テーブル
２３ Ｐｘステッピングモータ
２４ 副テーブル
ＰＤ ４分割フォトディテクタ

Claims (2)

1. 光ピックアップに搭載されている４分割フォトディテクタをＸ方向に移動させるモータ駆動によるＸ方向移動手段およびＹ方向に移動させるモータ駆動によるＹ方向移動手段を含み、上記各移動手段により上記４分割フォトディテクタをフォーカスエラー信号が得られる位置にまでＸ，Ｙ方向に調整する光ピックアップの調整方法において、
   上記光ピックアップのフォーカスサーボループをオフにし、フォーカスアクチュエータにより上記光ピックアップの対物レンズを光ディスクに対して所定の周期で接近・離反させるように駆動した状態で、
   上記４分割フォトディテクタに含まれている各光検出素子の検出信号からＸ方向のＸポジション信号Ｐｘと、Ｙ方向のＹポジション信号Ｐｙとを得て、上記Ｘポジション信号Ｐｘと上記Ｙポジション信号Ｐｙとが、あらかじめ設定されているＸポジション用の閾値ＴＨｘ，Ｙポジション用の閾値ＴＨｙ以下となるように、上記Ｘ方向移動手段のモータドライブ回路および上記Ｙ方向移動手段のモータドライブ回路に自動追尾制御をかけて上記４分割フォトディテクタの位置を調整しながら、上記４分割フォトディテクタの上記各光検出素子の検出信号を加算してなる全光量信号ＲＦを監視し、
   上記全光量信号ＲＦがあらかじめ設定されている閾値ＴＨｒ以上で、かつ、上記Ｘポジション信号Ｐｘと上記Ｙポジション信号Ｐｙとが上記閾値ＴＨｘ，ＴＨｙ以下となった時点で、上記４分割フォトディテクタの位置調整を終了することを特徴とする光ピックアップの調整方法。
2. 光ピックアップに搭載されている４分割フォトディテクタをＸ方向に移動させるモータ駆動によるＸ方向移動手段およびＹ方向に移動させるモータ駆動によるＹ方向移動手段を含み、上記各移動手段により上記４分割フォトディテクタをフォーカスエラー信号が得られる位置にまでＸ，Ｙ方向に調整する光ピックアップの調整装置において、
   上記４分割フォトディテクタに含まれている各光検出素子の検出信号からＸ方向のＸポジション信号Ｐｘを得るＰｘ信号生成回路およびＹ方向のＹポジション信号Ｐｙを得るＰｙ信号生成回路と、
   Ｘポジション用の閾値ＴＨｘおよびＹポジション用の閾値ＴＨｙと、上記４分割フォトディテクタの上記各光検出素子の検出信号を加算してなる全光量信号ＲＦに対する閾値ＴＨｒとを有し、上記光ピックアップのフォーカスサーボループをオフにし、フォーカスアクチュエータにより上記光ピックアップの対物レンズを光ディスクに対して所定の周期で接近・離反させるように駆動した状態で、上記Ｘポジション信号Ｐｘと上記Ｙポジション信号Ｐｙとが上記閾値ＴＨｘ，上記閾値ＴＨｙ以下となるように、上記Ｘ方向移動手段のモータドライブ回路および上記Ｙ方向移動手段のモータドライブ回路に自動追尾制御をかけて上記４分割フォトディテクタの位置を調整しながら、上記全光量信号ＲＦを監視し、上記全光量信号ＲＦが上記閾値ＴＨｒ以上で、かつ、上記Ｘポジション信号Ｐｘと上記Ｙポジション信号Ｐｙとが上記閾値ＴＨｘ，ＴＨｙ以下となった時点で、上記４分割フォトディテクタの位置調整を終了する制御手段とを備えていることを特徴とする光ピックアップの調整装置。

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