JPH0291826A - 光ディスク装置のフォーカス点位置決め方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ｃｍ要） 光ディスクの表面上に光ビームを焦点一致して集束照射
するための光ディスク装置のフォーカス点位置決め方法
に関し、 クロストークの影響を除去することを目的とし、光学ヘ
ッドからの光ビームがディスク上に焦点一致して集束す
る位置に該光学ヘッド内の対物レンズを該ディスクの平
面に対して垂直方向であるフォーカス方向に駆動変位さ
せるフォーカスサーボ回路と、前記光ビームを前記ディ
スク上のトラックに追従走査させるトラッキングサーボ
回路とを備えた光ディスク装置のフォーカス点位置決め
方法において、前記フォーカスサーボ回路及びトラッキ
ングサーボ回路を順次にオンとした後、前記光ビームの
走査トラック位置を・一定周期で強制的に変更すると共
に、前記対物レンズを前記フォーカス方向に駆動変位し
、強制的なフォーカス走査位置変更時点におけるトラッ
キングエラー信号レベルを検出し、該検出トラッキング
エラー信号レベルの最大値が１９られる位置に前記対物
レンズを位置決めするように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光ディスク装置のフォーカス点位置決め方法に
係り、特に光ディスクの表面上に光ビームを焦点一致し
て集束照射するための光ディスク装置のフォーカス点位
置決め方法に関する。

光ディスク装置は通常第５図に示す如き光学ヘッドを有
している。同図中、１は半導体レーザで、これより放射
されたレーザ光はコリメートレンズ２、回折格子３、断
面補正プリズム４、ビームスプリッタ５，６、ミラー７
及び対物レンズ８を夫々通して光ディスク面上に照射さ
れ、ここで反射される。

この反射光は再び対物レンズ８に入射され、更にミラー
７を通してビームスプリッタ６に入射され、ここで光路
を２分岐されて一方はビームスプリッタ５に入射され、
他方は１／２波長板９を通して偏光ビームスプリッタ１
０に入射される。偏光ビームスプリッタ１０により反射
光は一部が反射され、残りが透過されてミラー１１に入
射され、各々の光はレンズ１２．１３、Ｐ［Ｎフォ１−
ダイオード１４．１５を別々に通して差動増幅器１９に
夫々供給され、ここで同相成分のノイズが除去されて光
磁気再生信号となる。

他方、ビームスプリッタ５により光路を変えられた反射
光は、レンズ１６、円筒レンズ１７を夫々通して４分割
ＰＩＮフォトダイオード１８に入射され、ここで光電変
換された後、端子２ｏヘフオ一カスエラー信号（ＦＥＳ
）、トラッキングエラー信号（ＴＥＳ）及びＤＣｓｕｍ
信号などとして取り出される。

４分割フォトダイオード１８は、第６図（Ａ）〜（Ｃ）
に夫々示すように１８ａ、１８ｂ。

１８ｃ及び１８ｄの４個の受光素子（ＰＩＮフォトダイ
オード）からなり、その受光スポット形状はディスク２
１の表面に焦点一致して集束されている場合くフォーカ
スエラーゼロの場合）は第６図（Ｂ）のように円形とな
るが、ディスク２１が近過ぎる場合及び達すぎる場合は
第６図（Ａ）。

（Ｃ）に示すように楕円形となり、各受光素子１８ａ〜
１８ｄの受光面積がディスク２１との距離関係に応じて
相対的に変化する。これにより、受光素子１８ａ、１８
ｂ、１８ｃ及び１８ｄの各出力信号レベルをＡ、Ｂ、Ｃ
及びＤとすると、ＦＥＳ＝Ｇ　（Ａ＋８）−（Ｃ＋Ｄ）
　　　　（１）で表わされるフォーカスエラー信号（Ｆ
　Ｅ　Ｓ　）が得られる（なお、（１）式中、Ｇはゲイ
ン比定数を示す）。

同様にして、トラッキングエラー信号（ＴＥＳ）は次式
に基づいて得られる。

ＴＥＳ＝Ｇ　（Ａ＋Ｄ＞−（Ｂ＋Ｃ）　　　　（２）こ
のような構成の光ヘッドを有する光ディスク装置におい
て、フォーカス点位置決め（フォーカシング）が不十分
であると、デフォーカス状態で記録や再生が行なわれる
こととなり、信号品質を大幅にダウンさせるだけでなく
、サーボ系への影うも大きく、光学ヘッド自体を制御で
きなくなるほどである。従って、光ディスク装置におい
てフォーカス点位置決めはビット検出にとって重要な技
術の一つである。

〔従来の技術〕

従来の光ディスク装置のフォーカス点位置決め方法の一
つとしてＴ　Ｅ　Ｓ□、Ｘ方式があり、これはトラッキ
ングエラー信号（ＴＥＳ）を検出し、その据幅の最高点
くピーク・ツウ・ピーク値）でのフォーカス点で記録、
再生を行なう方法である。

すなわち、光ディスク装置の動作開始時（立ち上がり時
）や立上がった後再調整を行なう時に、前記第５図に示
ず如き構成の光ヘッド２２を、第７図に示すように光デ
ィスクの一例としての光磁気ディスク２３の表面に対し
てまず垂直方向（すなわち、フォーカス方向）に変位制
御し、次に光磁気ディスク２３の溝２４に直交し、かつ
、ディスク面に水平な方向であるトラッキング方向に変
位制御する。なお、第７図中、２４はバイアス磁界用コ
イルである。

このとき、フォーカス方向を制御した後、トラッキング
を行なう前にフォーカス方向にオフセットを加え、光学
ヘッド２２中の対物レンズ８を動かし、トラッキングエ
ラー信号（ＴＥＳ）の振幅の最高値（ピーク・ツウ・ピ
ーク値で）のところを探し、その位置を最適フォーカス
点として定め、その後にトラッキング方向の制御を行な
う。

（発明が解決しようと覆る課題） 上記の従来方法では、まずフォーカス点を定めるが、そ
の際のフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）は地の信号成分
から影響を受けなければ第８図＜Ａ）に示す如く略直線
となる。ところが、そのときの第８図（Ｄ）に示すトラ
ッキングエラー信号（ＴＥＳ）や同図（Ｅ）に示す全光
量和信号（ＤＣ３ｕ１．信号）が回路的にフォーカスエ
ラー信号（ＦＥＳ）にまわり込むことが多く、トラッキ
ングエラー信号がクロストークとしてフォーカスエラー
信号に混入した場合（ＴＥＳクロストーク時）は同図（
Ｂ）に示す如く波形が乱れ、またＤＣ５ｕ、信号がクロ
ストークとしてフォーカスエラー信号に混入した場合（
Ｄ　Ｃｓｕｍクロストーク時）は同図（Ｃ）に示す如く
に波形が乱れる。

クロストークがある状態でフォーカス点を定め、次にト
ラッキング方向の制御を行なうと、ＴＥＳりａストーク
時のフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）は第９図（Ａ）に
示す如くになり、一方ＤＣＳｕＩクロストーク時のフォ
ーカスエラー信号は同図（Ｂ）に示す如くになる。

第８図（Ｄ）、（Ｅ）にも示したように、ＤＣ３ＩＪ１
．ｌ信号は前記第６図と同様に表現するとＤＯＳ、、−
Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ　　　　　　　　Ｉ３）で表わされる総
光最を示す信号で、トラッキングエラー信号（工ＥＳ）
に比し、位相がπ／２程ずれているため、上記の第９図
（Ａ）、（Ｂ）に示したクロストーク発生時の各フォー
カスエラー信８（ＦＥＳ）は位相が互いにπ／２程度ず
れている。

ここで、トラック制御オンの状態は、トラッキングサー
ボ信号がピロとなる位置なので、第９図（Ａ）に示すＴ
ＥＳクロストーク時のフォーカスエラー信号も［ヘラツ
クサーボがかかるタイミングがそのゼロレベル（オフセ
ントが無い）の位置となる。

これに対し、第９図（Ｂ）に示すＤＣ３，□クロス［−
−り時のフォーカスエラー信号の場合は、ＤＣ３ｕｍ信
号が前記したようにトラッキングエラー信号に比し約７
Ｃ／２位相がずれているために、トラックサーボがかか
るタイミング位置が同図（８）に黒点で示すピーク位置
となり、フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）にオフセット
が生じてしまう。

従って、従来方法ではフォーカス点を調整してもトラッ
ク制御まで行なうと、ＤＣ信号によ３０１す るクロス１−一りが大きいとぎは上記オフセットにより
常にデフォーカス状態となってしまうという問題があっ
た。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、クロストー
クの影響を除去しうる光ディスク装置のフォーカス点位
置決め方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はフォーカスサーボ回路とトラッキングサーボ回
路とを備えた光ディスク装置において、第１図のフロー
チャートに従って、光学ヘッド内の対物レンズを位置決
めするようにしたものである。

すなわち、回路の初ｗｊ設定後（ステップＳｔ）、フォ
ーカスサーボ回路をオン（ステップ８２）、トラッキン
グサーボ回路をオン（ステップ８３）とする。

従来方法ではこれで記録、再生を開始するようにしたが
、本発明では次に走査トラック位置を一定周期で強制的
に変更すると共に、対物レンズをフォーカス方向に駆動
変位し、強制的なフォーカス走査位置変更時点における
トラッキングエラー信号レベルを検出し、その最大値が
得られる位置に対物レンズを位置決めする（ステップ８
４　）。

〔作用〕

クロストークによるフォーカスエラー信号のオフセット
を取除くためには２つの方法がある。一つはクロストー
クが発生しないようにすることであるが、これは現状の
サーボ回路では不可能に近い。もう一つは、トラッキン
グサーボ回路オン時にフォーカス点を決める方法である
。本発明はこの後者の方法によるものである。

すなわち、走査トラック位置の強制的な変更により、光
ビームはそれまで走査していた第１のトラック（溝）か
ら隣接する第２のトラック（溝）へ移動するため、トラ
ッキングエラー信号はその際にパルス状となる。

このパルスのピーク・ツウ・ピーク値は光ビームがディ
スク面に焦点一致して集束されているとき（ジャストフ
ォーカス時）に最大となる。

そこで、前記ステップＳ４により上記パルスの最大値が
得られる位置に対物レンズを位置決めすることにより、
クロストーク（特にＤｃｓｕｎ信号のクロストーク）に
よるフォーカスエラー信号のオフセットの影響を除去す
ることができる。

（実施例） 第２図は本発明を用いた一実施例のブロック図、第３図
は本発明の一実施例における波形図を示す。

通常、光ディスク装置はフォーカスサーボ回路とトラッ
キングサーボ回路とを備えており、第２図はそのうちフ
ォーカスサーボ回路の要部で、キックバックサーチ検出
回路３０とオフセット電圧源３１とを備えた点に特徴を
有する。一方、トラッキングサーボ回路はその構成は公
知であるので、その図示を省略する。

トラッキングサーボ回路のオンの後、光磁気ディスク２
３の１回転に１回の割合で、光ビームをトラック（溝）
２４の走査方向に対して直交する方向に、かつ、逆方向
に強制的に移送するパルス（これをキックバックパルス
というものとする）を発生し、トラッキングコイルに流
す。

上記の溝２４は光磁気ディスク２３の表面上、渦巻状に
形成されているから、キックバックをしない通常の場合
はディスク１回転毎に光ビームはそのときの走査トラッ
クから次の隣接トラックへ１トラツクずつ順次走査して
いくことになる。しかし、上記のキックバックをした場
合は走査方向が例えば内周方向から外周方向であるもの
とすると、上記のキックバックパルスにより１回転で１
回の割合で光ビームが内周方向へ１トラックピッチ分強
制的に移送されるため、光ビームは同一のトラックを繰
り返し走査することになる。

第２図において、光検出器２６（これは第５図に５．６
．７．１６〜１８で示した各要素からなる）から取り出
されたトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）とフォーカス
エラー信号（ＦＥＳ）とのうち、フォーカスサーボ回路
がオンのときはＦＥＳは例えば１１３図（Ａ）に示す如
くになり、前記クロストークによって波形が若干孔れて
いる。

一方、ＴＥＳは前記キックバックにより第３図（Ｂ）に
示す如く、一回転周期でキックバック時にパルスが現わ
れる。このパルスのピーク・ツウ・ピーク値Ｐ、Ｐはフ
ォーカス点に応じて変化し、最適フォーカス点のとぎに
最大値となる。

上記ＦＥＳはプリアンプ２７、利得・位相補償回路２８
を夫々経てパワーアンプ２９に供給される。一方、上記
ＴＥＳはキックバックサーチレベル検出回路３０に供給
され、ここで一回転前と現時点のパルスのピーク・ツウ
・ピーク値が比較され、現時点のパルスの方が大なる値
が得られるようにオフセット電圧源３１の出力オフセッ
ト電圧を制御する。

このオフセット電圧はパワーアンプ２９に供給される。

従って、パワーアンプ２つからフォーカスコイル３０に
供給される電流はオフセット電圧と利得・位相補償回路
２８の出力信号（ＦＥＳ）とによるものとなり、対物レ
ンズ８はＴＥＳ中のキックパック時のパルスのピーク・
ツウ・ピーク値が最大となる位置に変位される。

なお、キックパックパルスはディスク１回転中に１回発
生した場合でも、１回転周期間隔の２つのキックパック
時のパルスのピーク・ツウ・ピーク値の比較を１回転中
で何回も行なうようにすることにより、検出速度を速め
ることができる。

次に本発明の他の実施例について説明する。本実施例で
は、光ビームの１トラックピッチ分のキ＼ツクバンクと
１トラックピッチ分のキックフォワード（すなわち、１
トラックピッチ分順方向に光ビームを強制的に移送する
こと）とを交互に、しかもディスク１回転期間内で複数
回ずつ行ない、光ビームを１トラツクずつ戻したり進め
たりしながら、それにより得られたＴＥＳ中のパルスの
ピーク・ツウ・ピーク値を検出し、対物レンズ８の位置
決めを行なうようにしたものである。

本実施例の場合は、ＴＥＳの波形は第４図（Ｂ）に示す
如くになり、前記実施例のＴＥＳの、波形（同図（Ａ）
に示す）に比べてディスク１回転期間内で検出されるパ
ルスの数が多いため、検出速度を速くすることできる。

なお、この場合、ディスク１回転期間のＴＥＳ中のパル
ス数が多い程検出速度は速くなるが、キックパックやキ
ックフォワードをした直後から光ビームがキック後のト
ラック上を安定に追従走査するまでのυ１定時間が必要
であるため、パルス数には制約がある。

例えば、キック後の制定時間を約２　Ｉｓ、ディスク回
転数を１８００ｒｐｍとすると、一回転で全部でパルス
数は最大１６となる。また、キックパックパルスとキッ
クフォワードパルスとが偶数個の場合には光ビームは常
に隣接する同じ２本のトラックを交互に一定期間ずつ走
査することになる。

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、キックフォワードパルスだけを発生して位置決めをす
ることも可能である。

Ｃ発明の効果〕 上′述の如く、本発明によれば、クロストークによるフ
ォーカスエラー信号のオフセットの影響を除去すること
ができるため、フォーカスサーボ信号及びトラッキング
サーボ回路を順次にオンした接のフォーカス点のＩｌｌ
ができ、常に最適フォーカス状態で記録や再生をするこ
とができる等の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明を用いた一実施例のブロック図、第３図
は本発明の一実施例における波形図、第４図は本発明の
他の実施例における波形図、第５図は光学ヘッドの一例
の構成図、 第６図はフォーカス動作説明図、 第７図は光学ヘッドと光ディスクとの位置関係を示す図
、 第８図はフォーカス制御のみの場合の各信号波形図、 第９図は従来方法によりトラック制御まで行なった場合
の各信号波形図である。 図において、 ８１〜Ｓ４はステップ、 ８は対物レンズ、 ２３は光磁気ディスク、 ３０はキックパックサーチレベル検出回路、３１はオフ
センｌ−電圧源 を示す。 特許出願人　富　士　通　株式会社 第 図 杢枯哨Ｑ吃−穴恰例１；ちナケ夜形図 第４図 第５図 （Ａ） （Ｂ） （Ｃ） 一ス２に！Ｉ２Ｌ？” ？２λ２面＋２．Ｓ束 ヂ次２這−，ｌｈζ” フむψス鵞ン乍謔り川面 第６図 奪ｚ−，ｙと光デ鶏ス２とｆ−ＩＡ　ｉｆ限シｆ、Ｓ零
↑トコ（Ａ） ＦＥＳ（）ｒ−カスーラーノ々１シ） （Ｅ） Ｃｓｕｎ 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光学ヘッド（２２）からの光ビームがディスク上に焦点
   一致して集束する位置に該光学ヘッド（２２）内の対物
   レンズ（８）を該ディスクの平面に対して垂直方向であ
   るフォーカス方向に駆動変位させるフォーカスサーボ回
   路と、前記光ビームを前記ディスク上のトラックに追従
   走査させるトラッキングサーボ回路とを備えた光ディス
   ク装置のフォーカス点位置決め方法において、 前記フォーカスサーボ回路及びトラッキングサーボ回路
   を順次にオンとした後（Ｓ＿２、Ｓ＿３）、前記光ビー
   ムの走査トラック位置を一定周期で強制的に変更すると
   共に、前記対物レンズ（８）を前記フォーカス方向に駆
   動変位し、強制的なフォーカス走査位置変更時点におけ
   るトラッキングエラー信号レベルを検出し、該検出トラ
   ッキングエラー信号レベルの最大値が得られる位置に前
   記対物レンズ（８）を位置決めする（Ｓ＿４）ことを特
   徴とする光ディスク装置のフォーカス点位置決め方法。