JPH04281234A - 光情報記録再生装置の光情報記録媒体およびゲイン補正方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光ディスク等の光情
報記録媒体上に微小なスポットを形成して、情報の記録
，再生，消去を行う光情報記録再生装置の改良に係り、
特に、フーコー法（ダブルナイフエッジ法）によってフ
ォーカシング制御を行う光情報記録再生装置において、
光ピックアップの組付け調整誤差、環境条件、経年変化
等によって反射光量に変動がない場合にも生じる焦点制
御系のループゲインの変動を低減することにより、正確
なフォーカシング制御を可能にした光情報記録再生装置
の光情報記録媒体および焦点検出感度補正方法に関する
。

【０００２】

【従来の技術】従来から、光ディスク装置等の光情報記
録再生装置においては、フォーカス制御のためのフォー
カス（焦点）検出法として、フーコー法（ダブルナイフ
エッジ法）が知られている。また、フォーカス制御にお
いては、光ディスク等の光情報記録媒体からの反射光の
強弱を表す信号によって、フォーカス制御回路のゲイン
を可変制御し、自動的にサーボゲインを一定にする制御
方式、いわゆるＡＧＣ方式も従来から採用されている。

【０００３】ところで、光情報記録再生装置のフォーカ
ス制御では、光情報記録媒体の±５００μｍ以上の変動
に対して、対物レンズが±１μｍ以下の誤差となるよう
に追従制御する必要がある。しかしながら、光情報記録
媒体の反射率の変動や、光ピックアップのフォーカスエ
ラー信号感度の変動等によって、焦点制御系のループゲ
インが変動し、追従誤差が±１μｍ以上となってしまっ
たり、場合によっては発振が生じたりする、等の不都合
がある。

【０００４】光情報記録媒体の反射率の変動は、例えば
、光情報記録媒体の汚れや変色等による反射光量の低下
によって生じるが、光ピックアップの光学素子の汚れや
変色も、同様に、焦点制御系のループゲインの変動をも
たらす一因である。また、光情報記録媒体からの反射光
量の低下だけでなく、光ピックアップの組付け調整誤差
、環境条件、経年変化等によっても、焦点制御系のルー
プゲインに変動が生じる。

【０００５】そして、特に、後者の反射光量の変動によ
らない焦点制御系のループゲインの変動、すなわち、光
ピックアップの組付け調整誤差、環境条件、経年変化等
によって生じるゲインの変動は、いわゆるＡＧＣ方式に
よっては十分に補正することができない。ここで、光ピ
ックアップの組付け調整誤差、環境条件、経年変化等に
よって反射光量に変動がない場合に生じる焦点制御系の
ループゲインの変動について、詳しく説明する。

【０００６】図５は、従来の光情報記録再生装置につい
て、フーコー法による光ピックアップ光学系の要部構成
の一例を示す図である。図において、１は半導体レーザ
、２はカップリングレンズ、３はビームスプリッタ、４
は対物レンズ、５は光ディスク等の光情報記録媒体、６
は集光レンズ、７はフーコープリズム、８は４分割受光
素子からなるフォーカス検出用受光素子で、８ａ〜８ｄ
はそれぞれ受光素子の受光面、９ａ〜９ｄは電流−電圧
変換アンプ、１０ａと１０ｂは加算アンプ、１１は差動
アンプを示し、また、ＦＥはフォーカスエラー信号を示
す。

【０００７】半導体レーザ１からの出射光は、カップリ
ングレンズ２により平行光にされ、ビームスプリッタ３
を透過して、対物レンズ４へ入射される。この対物レン
ズ４によって集光された光は、光ディスク等の光情報記
録媒体５の記録面上に約１μｍの微小な光スポットを形
成されて、情報の記録，消去，再生が行われる。

【０００８】光情報記録媒体５からの反射光は、往路と
逆に、対物レンズ４によって再び平行光とされ、ビーム
スプリッタ３で反射する。ビームスプリッタ３で反射し
た光は、集光レンズ６により収束光とされ、次のフーコ
ープリズム７によって、ほぼ光束の中心から２分割され
る。

【０００９】そして、一方の光束は、４分割受光素子か
らなるフォーカス検出用受光素子８の受光面８ａ，８ｂ
のほぼ中央部で受光される。また、他方の光束は、フォ
ーカス検出用受光素子８の受光面８ｃ，８ｄのほぼ中央
部で受光される。

【００１０】ここで、４分割受光素子からなるフォーカ
ス検出用受光素子８の各受光面ａ〜ｄに対応する信号を
、それぞれＳａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄとすれば、フォーカ
スエラー信号ＦＥは、 　　　　　　ＦＥ＝Ｓａ＋Ｓｄ−（Ｓｂ＋Ｓｃ）　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　……　（１） で表すことができる。

【００１１】ところで、この図５に示した従来の光ピッ
クアップでは、４分割受光素子からなるフォーカス検出
用受光素子８、あるいは受光素子８の各受光面８ａ〜８
ｄ上に形成されるスポットが、フォーカス検出用受光素
子８の分割線直交方向（図の矢印Ａの方向）へずれると
、焦点検出感度が低下する。

【００１２】次の図６は、光ピックアップにおける受光
素子とスポットの分割線直交方向ずれ量と、焦点検出感
度比との関係の一例を示す特性図である。図で、横軸は
受光素子とスポットの分割線直交方向ずれ量、縦軸は焦
点検出感度比を示す。この図６から明らかなように、受
光素子とスポットの分割線直交方向ずれ量が増加すると
、焦点（フォーカス）検出感度が低下する。

【００１３】このように、フォーカス検出用受光素子８
、あるいは受光素子８の各受光面８ａ〜８ｄ上に形成さ
れるスポットが、フォーカス検出用受光素子８の分割線
直交方向へずれる原因は、多々あるが、主として次のよ
うな要因が考えられる。（１）　　フォーカス検出用受
光素子８の初期調整誤差、（２）　　ビームスプリッタ
３の経時、温度変化による傾き、（３）　　集光レンズ
６の経時、温度変化による変位、（４）　　フーコープ
リズム７の経時、温度変化による変位。

【００１４】以上のような要因によって、通常１０〜２
０μｍ以上のずれが生じ、焦点検出感度は、ずれがない
状態に比べて、半分以下に低下してしまう。このように
、光ピックアップの組付け調整誤差、環境条件、経年変
化等によって反射光量に変動がない場合にも、焦点制御
系のループゲインが変動する、という不都合があった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】この発明では、従来の
光情報記録再生装置において生じる不都合、すなわち、
光ピックアップの組付け調整誤差、環境条件、経年変化
等によって反射光量に変動がない場合にも、焦点制御系
のループゲインが変動するが、従来の制御方式ではこの
ようなゲインの変動については補正することができない
、という不都合を解決し、フォーカスエラー信号の感度
を検出して検出された感度に応じてループゲインを補正
することにより、高精度の焦点制御を可能にした光情報
記録再生装置の光情報記録媒体およびゲイン補正方法を
提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明では、第１に、
半導体レーザからの光束を対物レンズによつて集光させ
、光情報記録媒体上にフォーカシング制御を行って微小
なスポットを形成して、情報の記録，再生，あるいは消
去を行い、かつ、前記光情報記録媒体にフォーカシング
制御を行うための制御回路と、該制御回路のゲインを制
御するゲイン制御手段とを備えた光情報記録再生装置に
おいて、前記光情報記録媒体の記録面に、ゲインを補正
するための所定の段差を設けた構成である。

【００１７】第２に、上記の光情報記録媒体において、
所定の段差は、ゲイン補正用のトラック部のみに設けら
れている構成である。

【００１８】第３に、半導体レーザからの光束を対物レ
ンズによつて集光させ、光情報記録媒体上にフォーカシ
ング制御を行って微小なスポットを形成して、情報の記
録，再生，あるいは消去を行い、かつ、前記光情報記録
媒体にフォーカシング制御を行うための制御回路と、該
制御回路のゲインを制御するゲイン制御手段とを備えた
光情報記録再生装置において、ゲインを補正するための
所定の段差を有する光情報記録媒体の段差によって発生
されるフォーカスエラー信号を検出する検出手段と、該
検出手段によって検出されたフォーカスエラー信号を、
予め設定された補正値によって補正する補正手段、とを
備え、前記フォーカシング制御を行うための制御回路の
ゲインを補正するように構成している。

【００１９】第４に、半導体レーザからの光束を対物レ
ンズによつて集光させ、光情報記録媒体上にフォーカシ
ング制御を行って微小なスポットを形成して、情報の記
録，再生，あるいは消去を行い、かつ、前記光情報記録
媒体にフォーカシング制御を行うための制御回路と、該
制御回路のゲインを制御するゲイン制御手段とを備えた
光情報記録再生装置において、ゲインを補正するための
所定の段差を有する光情報記録媒体を使用し、該段差に
よって発生されるフォーカスエラー信号によって、前記
フォーカシング制御を行うための制御回路のゲインを補
正することにより、光ピックアップの組付け調整誤差、
環境条件、経年変化等による焦点制御系のループゲイン
の変動を低減させるゲイン補正方法である。

【００２０】

【実施例１】次に、この発明の光情報記録再生装置の光
情報記録媒体について、図面を参照しながら、その実施
例を詳細に説明する。この実施例は、主として、請求項
１と請求項２の発明に対応している。

【００２１】図１は、この発明の光情報記録媒体につい
て、その特徴を強調して示す一実施例の外観図である。 図において、５は光ディスク等の光情報記録媒体で、５
ａと５ｂはその記録媒体の表面に設けられた段差を示し
、Ｓはスポットの移動位置を示す。

【００２２】この図１に示すように、この発明の光情報
記録媒体５には、０．５〜２μｍ程度の段差５ａ，５ｂ
が設けられている。ここで、破線Ｓで示すように、光情
報記録媒体５上をスポットが移動したとすれば、次の図
２に示すように、フォーカスエラー信号が発生される。

【００２３】図２は、スポットが移動したときの対物レ
ンズ４と光情報記録媒体５との相対位置関係、およびフ
ォーカスエラー信号の一例を示す図で、（１）は対物レ
ンズ４と光情報記録媒体５との位置関係、（２）　はフ
ォーカスエラー信号を示す。図における符号は図１と同
様であり、また、Ｖは段差の大きさ、ｖ１　とｖ２　は
フォーカスエラー信号、ｔ１　とｔ２　はその発生時間
を示す。この図２（１）　に示すように、対物レンズ４
が矢印方向へ移動すると、光情報記録媒体５上をスポッ
トが移動されることになる。

【００２４】この場合に、対物レンズ４が光情報記録媒
体５上に設けられた段差５ａを通過すると、光情報記録
媒体５上のスポットが、一時的にデフォーカスするため
、図２（２）　に示すように、段差の大きさＶに対応す
るフォーカスエラー信号ｖ１　が発生される。そして、
時間ｔ１　の経過後、光情報記録媒体５上のスポットは
、合焦位置に戻る。

【００２５】同様に、対物レンズ４が光情報記録媒体５
上に設けられた次の段差５ｂを通過すると、光情報記録
媒体５上のスポットが、再び一時的にデフォーカスとな
り、図２（２）　に示すように、逆方向のフォーカスエ
ラー信号ｖ２　が発生される。この場合にも、時間ｔ２
　の経過後、光情報記録媒体５上のスポットは、合焦位
置に戻る。

【００２６】そして、この場合に生じるデフォーカスは
、段差の大きさＶに対応している。そのため、フォーカ
スエラー信号ｖ１　とｖ２　は、方向が反対で、大きさ
が等しい信号となる。したがって、このデフォーカス時
のフォーカスエラー信号ｖ１　，ｖ２　から、フォーカ
ス検出感度を求めることができる。

【００２７】具体的にいえば、段差の大きさＶに対応し
て出力されるフォーカスエラー信号のレベルを、設計時
に予め決定しておき、実際に検出されたフォーカスエラ
ー信号のレベルと比較すれば、その検出感度を知ること
ができる。すなわち、実際に検出されたフォーカスエラ
ー信号のレベルを、それに対応する補正値によって補正
し、この補正された値でフォーカシング制御を行うため
の制御回路のゲインを補正すれば、焦点検出感度の変動
が補正されるので、高精度の焦点制御が可能になる。

【００２８】図３は、この発明の光情報記録再生装置に
おけるフォーカス検出感度の補正の原理を説明する図で
ある。図の横軸はデフォーカス、縦軸はフォーカスエラ
ー信号を示し、また、ｄと−ｄはデフォーカス量、Ｖ１
　とＶ２　は最大フォーカスエラー信号、ｖ１　とｖ２
　はデフォーカス時のフォーカスエラー信号、Ｉは補正
前Ｓ字カーブ、ＩＩは適正Ｓ字カーブを示す。この図３
に曲線ＩＩで示すように、適正Ｓ字カーブが設定されて
いるとする。

【００２９】ところが、光ピックアップの組付け調整誤
差、環境条件、経年変化等によって反射光量に変動がな
い場合でも、フォーカスエラー信号のレベルが変動し、
例えば、曲線Ｉで示すようなＳ字カーブになってしまう
。その結果、実際の検出感度（感度補正前）のフォーカ
スエラー信号は、この曲線Ｉのような特性に変化してい
る。

【００３０】そこで、曲線ＩＩで示した特性、すなわち
、適正Ｓ字カーブが得られるように感度を補正すればよ
い。この曲線ＩＩの適正Ｓ字カーブにおいては、デフォ
ーカス量が＋ｄのときのフォーカスエラー信号はＶ２　
であり、また、デフォーカス量が−ｄのときのフォーカ
スエラー信号はＶ１　となる。

【００３１】したがって、感度補正量は、　　　　　　
Ｖ２　／ｖ２　（倍）　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　……
　（２） または、 　　　　　　Ｖ１　／ｖ１　（倍）　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　……　（３） または、 　　　　　　（Ｖ２　−Ｖ１　）／（ｖ２　−ｖ１　）
（倍）　　　　　　　　　　　　　　　　　　……　（
４） となる。

【００３２】この式（２）〜（４）のような感度補正量
を与えることにより、フォーカスエラー信号が、常に曲
線ＩＩの適正Ｓ字カーブとなるように補正すれば、組付
け調整誤差、環境条件、経年変化等によって、実際に検
出された焦点感度が低下したことによる焦点制御系のル
ープゲインの変動を著しく低減することが可能になる。

【００３３】なお、以上の実施例では、図１に示したよ
うに、光情報記録媒体５上の段差が全トラックに設けら
れている場合を中心に説明した（請求項１の発明）。し
かし、ゲイン補正用のトラックを設け、このゲイン補正
用のトラック部のみに段差を設けることも可能である（
請求項２の発明）。

【００３４】

【実施例２】次に、この発明の光情報記録再生装置の光
情報記録媒体およびゲイン補正方法について、図面を参
照しながら、他の実施例を詳細に説明する。この実施例
は、請求項３と請求項４の発明に対応している。

【００３５】図４は、この発明の光情報記録再生装置に
ついて、その要部構成の一実施例を示すブロック図であ
る。図における符号は図５と同様であり、また、１２は
可変ゲインアンプ、１３はゲイン補正信号発生回路、１
４はゲイン補正タイミング信号発生回路、１５は位相補
償フィルタ、１６はパワーアンプ、１７はレンズアクチ
ュエータを示す。

【００３６】フォーカスエラー信号ＦＥの検出動作は、
従来例として説明した図５と同様である。なお、この発
明の光情報記録再生装置では、ゲイン補正信号発生回路
１３と、ゲイン補正タイミング信号発生回路１４とが付
加されている点を除けば、従来のゲイン制御機能を備え
た光情報記録再生装置と同様の構成である。

【００３７】図４で、減算アンプ１１から出力されたフ
ォーカスエラー信号ＦＥは、可変ゲインアンプ１２、お
よびゲイン補正信号発生回路１３へ与えられる。また、
ゲイン補正タイミング信号発生回路１４は、ゲイン補正
が必要なとき、例えば、先の述べたように、装置起動時
や装置内の温度変動がある所定の値を超えたとき等に、
図示されないＣＰＵなどの指示によって、ゲイン補正タ
イミング信号を発生してゲイン補正信号発生回路１３へ
送出する。

【００３８】このゲイン補正タイミング信号を受信した
ゲイン補正信号発生回路１３では、先に図１から図３に
関連して詳しく説明したように、光ディスク等の光情報
記録媒体５上の段差５ａ，５ｂの位置で発生されるフォ
ーカスエラー信号を検出してゲイン補正量を決定し、こ
の補正量により可変ゲインアンプ１２のゲインを適正ゲ
インに制御する。

【００３９】したがって、可変ゲインアンプ１２からは
適正なゲイン（感度）となったフォーカスエラー信号が
生成され、位相補償フィルタ１５とパワーアンプ１６を
介してレンズアクチュエータ１７へ伝達され、この適正
ゲインのフォーカスエラー信号によってレンズアクチュ
エータ１７が駆動される。なお、ゲインの補正は、必ず
しも常時行う必要はなく、補正を要すると認めたとき、
例えば、装置の電源を投入したとき、あるいは装置の温
度変動が所定値以上あったとき等にのみ行えばよい。

【００４０】この発明では、以上のような基本認識によ
って、実際に検出されたフォーカスエラー信号ＦＥを、
設計時に予め設定されたレベルとなるように補正するこ
とにより、組付け調整誤差、環境条件、経年変化等によ
って（反射光量に変動がない場合に）生じる焦点制御系
のループゲインの変動を軽減し、高精度のフォーカス制
御を可能にしている。

【００４１】なお、以上の実施例では、１個の４分割受
光素子８を使用する場合について述べた。しかし、２分
割受光素子を２個使用しても、同様の感度検出とその補
正を行うことが可能であることは明らかである。

【００４２】

【発明の効果】この発明の光情報記録再生装置および焦
点検出感度補正方法では、フーコー法（ダブルナイフエ
ッジ法）により焦点を検出する光情報記録再生装置にお
いて、光情報記録媒体に所定の段差を設けることにより
、フォーカスエラー信号の感度を検出することが可能と
なり、高精度の焦点制御を行うことができる（請求項１
の発明に対応する効果）。

【００４３】また、所定の段差をゲイン補正用のトラッ
ク部のみに設けることにより、光情報記録媒体の記録容
量の低下を抑えることが可能である（請求項２の発明に
対応する効果）。さらに、この段差を有する光情報記録
媒体から得られた感度が、常にある所定の値となるよう
に補正することにより、焦点制御系のループゲインの変
動を低下させることが可能となるので、正確なフォーカ
シング制御を行うことができると共に、記録媒体上の光
情報記録信号の正確な検出等も行える（請求項３の発明
に対応する効果）。

【００４４】その上、この発明のゲイン補正方法によれ
ば、光ピックアップなどの受光面上に形成されるスポッ
トと受光素子の相対位置精度に関連する各構成素子の組
付け時の調整誤差や環境条件、経時変化、温度変化等に
対しても、簡単に対応できるので、焦点制御系のループ
ゲインの変動が低減されるだけでなく、組付け時の調整
誤差等の制約にも充分に対応できる（請求項４の発明に
対応する効果）、等の多くの優れた効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の光情報記録媒体について、その特徴
を強調して示す一実施例の外観図である。

【図２】スポットが移動したときの対物レンズ４と光情
報記録媒体５との相対体位置関係、およびフォーカスエ
ラー信号の一例を示す図である。

【図３】この発明の光情報記録再生装置におけるフォー
カス検出感度の補正の原理を説明する図である。

【図４】この発明の光情報記録再生装置について、その
要部構成の一実施例を示すブロック図である。

【図５】従来の光情報記録再生装置について、フーコー
法による光ピックアップ光学系の要部構成の一例を示す
図である。

【図６】光ピックアップにおける受光素子とスポットの
分割線直交方向ずれ量と、焦点検出感度比との関係の一
例を示す特性図である。

【符号の説明】

１　　半導体レーザ ２　　カップリングレンズ ３　　ビームスプリッタ ４　　対物レンズ ５　　光ディスク等の光情報記録媒体 ５ａと５ｂ　　その記録媒体の表面に設けられた段差６
　　集光レンズ ７　　フーコープリズム ８　　４分割受光素子からなるフォーカス検出用受光素
子８ａ〜８ｄ　　それぞれ受光素子の受光面９ａ〜９ｄ
　　電流−電圧変換アンプ １０ａと１０ｂ　　加算アンプ １１　　差動アンプ １２　　可変ゲインアンプ １３　　ゲイン補正信号発生回路 １４　　ゲイン補正タイミング信号発生回路１５　　位
相補償フィルタ １６　　パワーアンプ １７　　レンズアクチュエータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　半導体レーザからの光束を対物レンズ
   によつて集光させ、光情報記録媒体上にフォーカシング
   制御を行って微小なスポットを形成して、情報の記録，
   再生，あるいは消去を行い、かつ、前記光情報記録媒体
   にフォーカシング制御を行うための制御回路と、該制御
   回路のゲインを制御するゲイン制御手段とを備えた光情
   報記録再生装置において、前記光情報記録媒体の記録面
   に、ゲインを補正するための所定の段差を設けたことを
   特徴とする光情報記録媒体。
2. 【請求項２】　　請求項１の光情報記録媒体において、
   所定の段差は、ゲイン補正用のトラック部のみに設けら
   れていることを特徴とする光情報記録媒体。
3. 【請求項３】　　半導体レーザからの光束を対物レンズ
   によつて集光させ、光情報記録媒体上にフォーカシング
   制御を行って微小なスポットを形成して、情報の記録，
   再生，あるいは消去を行い、かつ、前記光情報記録媒体
   にフォーカシング制御を行うための制御回路と、該制御
   回路のゲインを制御するゲイン制御手段とを備えた光情
   報記録再生装置において、ゲインを補正するための所定
   の段差を有する光情報記録媒体の段差によって発生され
   るフォーカスエラー信号を検出する検出手段と、該検出
   手段によって検出されたフォーカスエラー信号を、予め
   設定された補正値によって補正する補正手段、とを備え
   、前記フォーカシング制御を行うための制御回路のゲイ
   ンを補正することを特徴とする光情報記録再生装置。
4. 【請求項４】　　半導体レーザからの光束を対物レンズ
   によつて集光させ、光情報記録媒体上にフォーカシング
   制御を行って微小なスポットを形成して、情報の記録，
   再生，あるいは消去を行い、かつ、前記光情報記録媒体
   にフォーカシング制御を行うための制御回路と、該制御
   回路のゲインを制御するゲイン制御手段とを備えた光情
   報記録再生装置において、ゲインを補正するための所定
   の段差を有する光情報記録媒体を使用し、該段差によっ
   て発生されるフォーカスエラー信号によって、前記フォ
   ーカシング制御を行うための制御回路のゲインを補正す
   ることにより、光ピックアップの組付け調整誤差、環境
   条件、経年変化等による焦点制御系のループゲインの変
   動を低減させることを特徴とする光情報記録再生装置の
   ゲイン補正方法。