JPH05159315A - フォーカス制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ディスクの反射光量が変化してもディジタ
ル信号の精度が損なわれないようにして安定なフォーカ
ス引き込みを行うフォーカス制御装置を提供するもので
ある。 【構成】 光ビームが記録担体面を通過するときのフォ
ーカスずれの信号をフォーカス振幅測定手段により測定
し、フォーカスずれ増幅率可変手段の出力が所定の値と
なるようにフォーカスずれ増幅率可変手段の増幅率を切
り換える。このとき、フォーカス引き込みレベルの設定
演算精度が得られない場合、フォーカスずれ増幅率可変
手段の増幅率を変化させた後、再度光ビームを移動し測
定して、レベルを設定しフォーカス引き込み動作を行
う。このようにしてＡＤ変換回路への入力を所定の範囲
にして、ディジタル値精度が損なわれないようにし安定
なフォーカス引き込み制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は収束した光ビームを用い
て記録担体面に信号を記録又は再生する光学式記録再生
装置のフォーカス制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の光学式記録再生装置のフォーカス
制御装置の引き込みに関する技術としては特開昭６３−
２１６５０４号公報に記載されているものがある。以下
図面を参照しながらフォーカス制御の引き込み動作につ
いて説明する。

【０００３】円盤状の記録担体（以下光ディスクと記
す）をモータで所定の回転数で回転させ、半導体レーザ
等の光源より放射された光ビームを収束・照射し、収束
レンズを移動させてフォーカス制御の引き込みを開始す
る。

【０００４】光ビームの焦点位置を移動させてディスク
の記録面を通過させると図３に示すようなＳ字のフォー
カスずれ信号が得られる。

【０００５】ａ点が記録面で、フォーカス制御はこの位
置に光ビームをコントロールする。フォーカス引き込み
制御をオーバーシュートを小さく安定に行うため、引き
込み開始位置は図３のａ点の近傍が望ましい。

【０００６】しかし、フォーカスずれ検出光学系のけら
れによりＳ字に図３ｂ点に示すような折り返しがでる。

【０００７】このようなフォーカスずれＳ字信号を用い
てフォーカス引き込みを行うため、フォーカス制御開始
レベルをＶ1点よりも大きく設定している。

【０００８】図３ｃの方向に光ビームを光ディスクより
離す方向に移動して焦点位置に近づけ、フォーカスずれ
信号がＶ1点を超えたときフォーカス制御系のループを
閉じフォーカス引き込みを完了する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、ディスクの反射率の異なるものが使用さ
れたり、半導体レーザのパワーを変化させたりまた、経
年変化、塵付着等で光ディスクからの反射率が変化する
とフォーカスずれＳ字信号の大きさが変化し、最適なフ
ォーカス制御開始点が変化する。

【００１０】さらに、フォーカスずれ信号をアナログ−
ディジタル変換（以下ＡＤ変換と記す）し、ディジタル
値により制御を行うディジタル制御の場合、ＡＤ変換回
路の回路規模を小さくするため、ディジタル変換ビット
数を少なくし、かつ制御系の安定化のためディジタル制
御部へのフォーカスずれ信号のディジタル値精度が損な
われないようにすることが要求される。

【００１１】本発明は上記課題に鑑み、ディスクの反射
率の異なるものが使用されたり、半導体レーザのパワー
が変化して、ディスクからの反射光量が増減しても、Ａ
Ｄ変換回路への入力が所定の範囲となるようにし、ディ
ジタル制御部へのフォーカスずれ信号のディジタル値精
度が損なわれないようにしてフォーカス引き込みレベル
を設定し、安定なフォーカス引き込みを行うフォーカス
制御装置を提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のフォーカス制御装置は、フォーカスずれ検出
手段の信号を増幅又は減衰するフォーカスずれ増幅率可
変手段と、フォーカスずれ増幅率可変手段の出力を測定
するフォーカス振幅測定手段と、フォーカス振幅が所定
範囲に入っていることを判定する振幅レベル判定手段
と、フォーカス振幅測定手段よりフォーカス引き込みレ
ベルを設定するフォーカス引き込みレベル設定手段とを
備え、光ビームを移動し、記録担体面を通過するときの
フォーカスずれ信号をフォーカス振幅測定手段により測
定し、測定値が所定範囲にあると振幅レベル判定手段で
判定されたときフォーカス引き込みレベル設定手段によ
りフォーカス制御動作を開始するレベルを設定し、所定
範囲にないときは増幅率を変化させた後、再度光ビーム
を移動し記録担体面を通過するときのフォーカスずれの
信号を測定してフォーカス制御動作を開始するレベルを
設定して、光ビームを記録担体面から遠ざけた後、近づ
けて設定したレベルを超えたときフォーカス制御動作を
開始する。

【００１３】

【作用】本発明は上記した構成によって、光ビームが前
記記録担体面を通過するときのフォーカスずれの信号を
フォーカス振幅測定手段により測定し、フォーカスずれ
増幅率可変手段の出力が所定の値となるようにフォーカ
スずれ増幅率可変手段の増幅率を切り換え、ＡＤ変換回
路への入力を所定の範囲にし、フォーカス引き込みレベ
ル設定手段によりフォーカス引き込みレベルを設定して
レベルを超えたときフォーカス制御動作を開始する。

【００１４】フォーカスずれ信号をフォーカス振幅測定
手段により測定したとき、フォーカス引き込みレベル設
定手段によりフォーカス引き込みレベルを設定しても安
定にフォーカス引き込みを行うためのレベル設定演算精
度が得られるか得られないかを振幅レベル判定手段で判
定し、得られない場合、フォーカスずれ増幅率可変手段
の増幅率を変化させた後、再度光ビームを移動し前記記
録担体面を通過するときのフォーカスずれの信号を測定
し、フォーカス制御手段の動作を開始するレベルを設定
し、光ビームを前記記録担体面から遠ざけた後、近づけ
てフォーカスずれ増幅率可変手段の信号がレベルを超え
たときフォーカス制御動作を開始する。このようにして
フォーカスずれ信号のディジタル値精度が損なわれない
ようにしてフォーカス引き込みを安定に行なおうとする
ものである。

【００１５】

【実施例】以下本発明の一実施例の光学ヘッド制御装置
について、図面を参照しながら説明する。

【００１６】図１は本発明の一実施例におけるフォーカ
ス制御装置の構成図を示すものである。

【００１７】半導体レーザ１から出た光ビーム２はコリ
メータレンズ３により平行光となり偏光ビームスプリッ
タ４及び１／４波長板５及び収束レンズ６を介して光デ
ィスク７の記録面８に集光される。光ディスク７はモー
タ９により駆動され回転している。 次に記録担体面よ
り反射された光は再び収束レンズ６を通って平行光とな
り１／４波長板５を経て偏光ビームスプリッタ４を透過
し集光レンズ１０を通りフォーカスずれ検出器１１に入
りナイフエッジ型検出器を構成する。

【００１８】フォーカスずれ検出器１１は２分割ＰＩＮ
ダイオードで構成されており光ビームの集光点と光ディ
スク７の記録担体面との垂直方向の位置が一致するとき
各々のＰＩＮダイオードに同じ光量が入射するように設
定されている。

【００１９】光ビームの集光点と光ディスク７の記録担
体面との位置ずれが発生するとこのＰＩＮダイオードに
入射する光量にアンバランスを生じ、アンバランスな光
電流が各々に設けられた増幅回路１４、１５で電流電圧
変換され差動増幅回路１６で増幅されて、差動増幅回路
１６からフォーカスずれ信号１７が出力される。 この
フォーカスずれ信号１７はフォーカスずれ増幅率可変回
路１８で増幅減衰され、ＡＤ変換回路１９でディジタル
信号に変換される。フォーカスずれ信号のディジタル信
号はディジタル信号処理回路２０でループゲイン合わ
せ、フォーカス制御系の位相を補償する位相補償処理を
行い、ドライブ回路２１を介してフォーカスコイル２２
に電流を流し収束レンズ６の位置を制御する。

【００２０】このようにして約１μｍφの光ビーム２の
集光点を光ディスク７の記録担体面に対して垂直方向に
高精度に例えば±０．５μｍ以下の誤差で制御する。

【００２１】このフォーカス制御の引き込みにおいて
は、図２（ａ）に示すように収束レンズ６を記録面に接
近させ図３のようなフォーカスずれＳ字信号を得る。

【００２２】フォーカスずれＳ字信号にはフォーカスず
れ検出光学系のけられによりＳ字に図３中のｂ点に示す
ような折り返しがでる。

【００２３】このため、引き込み後の制御信号のオーバ
ーシュートを小さくして安定に引き込ませるため、フォ
ーカス制御の開始点はＶ1以上Ｖ2以下で、Ｖ1の近くに
設定される。

【００２４】フォーカスＳ字信号は光ディスクからの反
射光量により変化し、この変動のためにフォーカスＳ字
信号のゲイン、またはフォーカス制御開始レベルは変化
を起こしてしまう。

【００２５】フォーカスＳ字信号のゲインはフォーカス
ずれ増幅率可変手段であるフォーカスずれ増幅率可変回
路１８でディジタル信号処理回路２０のコントロールの
もとに行う。

【００２６】ディジタル信号処理回路２０はフォーカス
ずれ信号のディジタル値が所定値になるように増幅率を
変化させる。

【００２７】また、フォーカス制御開始レベルの設定を
行うフォーカス引き込みレベル設定手段と、フォーカス
ずれＳ字信号の振幅を測定するフォーカス振幅測定手段
と、振幅の大きさを判定する振幅レベル判定手段とフォ
ーカス制御開始レベル検出はディジタル値によりディジ
タル信号処理回路２０で行っている。

【００２８】図３に示すフォーカス制御開始レベルをＶ
1より大きくし、Ｖ1を越える大きさがフォーカスＳ字振
幅の１０％以内に設定しようと思うとディジタル値の最
小ビット単位を１ＬＳＢと記すと、１０ＬＳＢ以上のフ
ォーカスずれ信号振幅がないと引き込みレベル設定の精
度がえられない。

【００２９】収束レンズと光ディスクのフォーカスずれ
信号の増幅率を切り換え、フォーカス制御開始レベルを
設定するための位置関係を図２に示す。波形図の上方向
が収束レンズが光ディスクに近づく方向で下方向が離れ
る方向を示す。上方向から下方向へ、または下方向から
上方向へ移動する中間点に光ビームが光ディスクの記録
面に集光する位置がある。つまり、フォーカスずれ信号
にＳ字信号が得られる。

【００３０】収束レンズの上下移動はディジタル信号処
理回路２０がドライブ回路２１を介してフォーカスコイ
ル２２に電流を流すことにより行う。

【００３１】ディジタル信号処理回路２０で、図２
（ｂ）のｄ期間でフォーカスずれ信号の振幅値を求め、
ｅ点でフォーカスずれ増幅率可変回路１８の増幅率を切
り換え、ｆ期間で再度フォーカスずれ信号の振幅値を求
め、ｇ点でフォーカス制御開始レベルを設定し、ｈ期間
に制御開始レベルを検出してフォーカス制御を開始す
る。

【００３２】このようにすることにより精度よくゲイン
及び、制御開始レベルを設定でき安定なフォーカス引き
込みを行うことができる。

【００３３】ここで、最初のフォーカスずれ信号の振幅
値を求めたときレベル判定処理をディジタル信号処理回
路２０で行い、所定範囲の振幅レベルであるときフォー
カスずれ信号の増幅率可変回路１８の増幅率切り換えと
同時に制御開始レベルの設定を行うことにより短時間に
安定な引き込みを行う。

【００３４】図２（ｃ）に示すようにｉ期間にフォーカ
スずれ信号の振幅を測定しｊ点でフォーカスずれ増幅率
可変回路１８の増幅率及び制御開始レベルを設定しｋ期
間にフォーカス制御を開始する。

【００３５】ｊ点でＡＤ変換値が所定範囲外の場合はゲ
イン切り換え値を所定値変化させ、図２（ｄ）に示すよ
うに後を（ｂ）と同様に処理を行って安定な引き込みを
行う。

【００３６】通常状態でフォーカスずれ信号が所定範囲
内に入るようにフォーカスずれ信号可変回路の設定を初
めに行っておくと図２（ｃ）に示すように図２（ｂ）に
比較して短時間で安定なフォーカス引き込み制御が行え
る。

【００３７】図４にその処理のフローを示す。まず、デ
ィジタル信号処理回路２０により （１）収束レンズを下限まで下げる。

【００３８】次に （２）収束レンズを徐徐に上
げる。このとき、ディジタル信号処理回路２０で収束レ
ンズを移動させるとともに （３）フォーカスずれ信号のＳ字振幅を測定する。

【００３９】（４）収束レンズを上限まで上げる。収束
レンズが上限まで移動したのち、フォーカスずれ信号の
Ｓ字振幅のレベル判定を行う。

【００４０】図３（ｃ）のｊ点での処理である。 （５）フォーカスずれ信号のＳ字振幅は所定範囲内か？ 振幅が所定範囲内の場合、つまり引き込みレベル演算の
精度が得られる場合、 （６）ゲイン切り換え値及び制御開始レベルの演算を行
う。

【００４１】ゲイン切り換え値は所望のフォーカスずれ
信号振幅値を測定したフォーカスずれ信号振幅値で割っ
た値である。

【００４２】ゲイン切り換えの精度が粗いときは制御開
始レベル値の設定も行う。制御開始レベル値は、所望の
制御開始レベルと演算で得られるゲイン切り換え値で切
り換えたフォーカスずれ信号振幅値を所望のフォーカス
ずれ信号振幅値で割った値とを乗算した値にする。

【００４３】（７）ゲイン切り換え値及び制御開始レベ
ルを設定する。ゲイン切り換え値はフォーカスずれ増幅
率可変回路１８に設定し、制御開始レベルはディジタル
信号処理回路２０内部に記憶処理する。

【００４４】次に （８）収束レンズを徐徐に下
げる。 （９）フォーカスずれ信号が制御開始レベルを越えた
か。？ フォーカスずれ信号が制御開始レベルを越えた場合、 （１０）フォーカス制御を開始する。

【００４５】制御開始レベルを越えていない場合、
（８）へ戻り、収束レンズを徐徐に下げつつフォーカス
ずれ信号が制御開始レベルを越えるかどうかを判定し続
ける。

【００４６】また（５）でフォーカスずれ信号の振幅が
所定範囲内でない場合、 （１１）ゲインを所定値に設定する。

【００４７】光ディスクからの反射光量が変化してもＡ
Ｄ変換回路１９の入力レンジを越えないような値にフォ
ーカスずれ増幅率可変回路１８のゲインを小さく設定す
る。

【００４８】次に （１２）収束レンズを徐徐に
下げる。 （１３）フォーカスずれ信号のＳ字振幅を測定する。

【００４９】（１４）収束レンズを下限まで下げる。収
束レンズが下限まで移動したのち、フォーカスずれ信号
のＳ字振幅のレベルよりゲイン切り換え値の演算を行
う。

【００５０】（１５）ゲイン切り換え値の演算を行う。
ゲイン切り換え値はフォーカスずれ増幅率可変回路１８
に設定する。

【００５１】（１６）ゲイン切り換え値を設定する。 （１７）収束レンズを徐徐に上げる。

【００５２】（１８）フォーカスずれ信号のＳ字振幅を
測定する。 （１９）収束レンズを上限まで上げる。

【００５３】収束レンズが上限まで移動したときのフォ
ーカスずれ信号のＳ字振幅のレベルを求める。

【００５４】求めたフォーカスずれ信号のＳ字振幅を所
望のフォーカスずれ振幅で割って得た値と所望の制御開
始レベルとを乗算することにより制御開始レベルを求め
る。

【００５５】（２０）制御開始レベルの演算を行う。 （２１）制御開始レベルの設定を行う。

【００５６】次に（８）、（９）、（１０）を行う。収
束レンズを徐徐に下げ、フォーカスずれ信号が制御開始
レベルを越えたときフォーカス制御を開始する。

【００５７】このようにしてフォーカスの引き込み行
う。以上は収束レンズが光ディスクから遠ざかるときに
フォーカス引き込みを行うものとして説明してきたが、
近づくときフォーカス引き込みを行ってもよい。

【００５８】つまり図２のアップ、ダウンの方向を逆に
し、フォーカス制御開始レベルを越えたとき制御を開始
するのではなく、制御開始レベルより小さくなったとき
制御を開始すればよい。

【００５９】また、図２（ｄ）のｅ点においてフォーカ
スずれ信号のＳ字振幅が所定範囲内であれば前記演算に
よりゲイン切り換え値及び制御開始レベルを設定して、
収束レンズを徐徐にアップさせるときにフォーカス制御
開始レベルを検出するようにしてもよい。

【００６０】

【発明の効果】以上のように本発明は光ビームが記録担
体面を通過するときのフォーカスずれ信号を測定して測
定値が所定範囲にあればフォーカスずれ増幅率可変手段
の増幅率およびフォーカス制御手段の動作を開始するレ
ベルを設定し、所定範囲にないときはフォーカスずれ増
幅率可変手段の増幅率を変化させた後、再度光ビームを
移動し記録担体面を通過するときのフォーカスずれ信号
を測定してフォーカス制御手段の動作を開始するレベル
を設定し、光ビームを前記記録担体面から遠ざけた後、
近づけてレベルを超えたときフォーカス制御手段の動作
を開始することにより短時間でＡＤ変換回路への入力を
所定の範囲にし、ディジタル値精度が損なわれないよう
にしてフォーカス引き込みレベルを設定し、安定なフォ
ーカス引き込みを行うものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるフォーカス制御装置
のブロック図

【図２】フォーカス引き込み手順を示す波形図

【図３】フォーカスずれＳ字信号とフォーカス開始レベ
ルを示す波形図

【図４】フォーカス引き込み手順を説明するフローチャ
ート

【符号の説明】

１ 半導体レーザ ７ 光ディスク １１ フォーカスずれ検出器 １８ フォーカスずれ増幅率可変回路 １９ ＡＤ変換回路 ２０ ディジタル信号処理回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 博之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 守屋 充郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録担体に光ビームを照射する手段と、前
   記記録担体と光ビームとの収束状態を検出するフォーカ
   スずれ検出手段と、前記記録担体面に対し略垂直方向に
   前記光ビームを照射する手段を移動させるフォーカス移
   動手段と、前記検出手段の出力信号を増幅又は減衰する
   フォーカスずれ増幅率可変手段と、前記フォーカスずれ
   増幅率可変手段の出力値を測定するフォーカス振幅測定
   手段と、フォーカス振幅が所定範囲に入っていることを
   判定する振幅レベル判定手段と、前記フォーカス振幅測
   定手段よりフォーカス引き込みレベルを設定するフォー
   カス引き込みレベル設定手段と、前記フォーカスずれ増
   幅率可変手段の出力により前記フォーカス移動手段を制
   御するフォーカス制御手段とを備え、前記フォーカス移
   動手段により光ビームを移動し、前記記録担体面を通過
   するときのフォーカスずれ信号を前記フォーカス振幅測
   定手段により測定し、測定値が所定範囲にあると前記振
   幅レベル判定手段で判定されたとき前記フォーカス引き
   込みレベル設定手段により前記フォーカス制御手段の動
   作を開始するレベルを設定し、所定範囲にないときは増
   幅率を変化させた後、再度光ビームを移動し前記記録担
   体面を通過するときのフォーカスずれ信号を測定して前
   記フォーカス制御手段の動作を開始するレベルを設定
   し、光ビームを前記記録担体面から遠ざけた後、近づけ
   て前記フォーカスずれ増幅率可変手段の信号が前記レベ
   ルを超えたとき前記フォーカス制御手段を動作させる構
   成としたことを特徴とするフォーカス制御装置。