JP2806703B2 - 光ディスク装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク装置に関
し、特に光ディスク媒体からの反射光を基にした自動焦
点合わせに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光ディスク装置について図面を参
照して説明する。

【０００３】図６は従来の光ディスク装置の焦点ずれを
検出する光学系の光路図、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）
は光ディスク媒体と対物レンズの距離の違いによる焦点
検出ホトセンサの受光量の違いを示す図である。

【０００４】光ディスク装置の光学系は、単一波長の直
線偏向の光を発射するレーザダイオード２８ａと、２個
の直角プリズムを貼り合わせレーザダイオード２８ａか
ら発射されたレーザ光２８ｂ及び光ディスク媒体２４か
らの反射光２９を偏光角度の違いで分離するビームスプ
リッタ３０と、直線偏光のレーザー光を回転偏光に変え
る１／４波長板３１と、反射光２９を直角方向に曲げ、
且つ出力する光を集光する機能を合わせ持つプリズム３
２と、集光された反射光に指向性を与えるナイフエッジ
３３と、２分割のホトセンサ１ａ，１ｂとから成る焦点
検出センサ１とで構成され、焦点検出センサ１より焦点
ずれ検出用の信号が生成される焦点ずれ検出用信号生成
器となっている。

【０００５】図６の（ａ），（ｂ），（ｃ）は、光ディ
スク媒体２４と、対物レンズ１２の距離の違いにより、
焦点検出ホトセンサ１のホトセンサ１ａ及びホトセンサ
１ｂの受光量の違いを示している。即ち、図６（ａ）の
場合、光ディスク媒体２４は対物レンズ１２の合焦点位
置より遠い距離にある状態を示し、この時ホトセンサ１
ａの受光量ＬＡ１とホトセンサ１ｂの受光量ＬＢ１の関
係は、 ＬＡ１＜ＬＢ１ である。

【０００６】図６（ｂ）の場合、光ディスク媒体２４
は、対物レンズ１２の合焦点位置にある状態を示し、ホ
トセンサ１ａの受光量ＬＡ２とホトセンサ１ｂの受光量
ＬＢ２の関係は、 ＬＡ２＝ＬＢ２ である。

【０００７】同様に、図６（ｃ）の場合、光ディスク媒
体２４は、対物レンズ１２の合焦点位置より近い状態を
示し、ホトセンサ１ａの受光量ＬＡ３とホトセンサ１ｂ
の受光量ＬＢ３の関係は、 ＬＡ３＞ＬＢ３ となる。

【０００８】又、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）各々の状
態におけるホトセンサ１ａ，１ｂの受光量の和は、 ＬＡ１＋ＬＢ１＝ＬＡ２＋ＬＢ２＝ＬＡ３＋ＬＢ３ の関係にある。

【０００９】図７は図６の焦点ずれ検出用信号生成器と
その出力波形を示す図である。

【００１０】焦点制御信号発生器３は、焦点検出ホトセ
ンサ１のホトセンサ１ａ、１ｂの各々の出力を逆相で入
力して焦点検出信号ｖｆを出力し、センサ信号加算器４
は、ホトセンサ１ａ，１ｂの出力を同相で入力してその
センサ加算信号ｖｓを出力する。

【００１１】ホトセンサ１ａ，１ｂの受光量に応じて出
力される焦点制御信号ｖｆの出力レベルｖｆ1 ，ｖｆ2
，ｖｆ3 は、 ｖｆ1 ＞（ｖｆ2 ＝０）＞ｖｆ3 となる。

【００１２】又、ホトセンサ１ａ，１ｂが受光する和の
レベル（センサ加算信号ｖｓの出力レベル）ｖｓ1 ，ｖ
ｓ2 ，ｖｓ3 は、 ｖｓ1 ＝ｖｓ2 ＝ｖｓ3 である。図８は従来例の光ディスク装置の自動焦点合わ
せ回路の一例を示す回路図である。この光ディスク装置
の自動焦点合わせ回路は、焦点検出ホトセンサ１と、こ
の焦点検出ホトセンサ１からの微弱なセンサ信号を必要
なレベルに増幅する前置増幅器２ａ，２ｂと、前置増幅
器２ａ，２ｂの出力信号レベルの差を出力する焦点信号
生成器３と、前置増幅器２ａ，２ｂの出力信号レベルの
和を出力するセンサ信号加算器４と、光ディスク媒体の
反射率のばらつきによりホトセンサ１ａ，１ｂの受光量
が変化し、焦点制御信号ｖｆの変化となって現われるレ
ベルを補償する増幅度補償器５と、焦点制御信号ｖｆに
含まれる不要な高調波成分を除去する低域フィルタ７
と、光ディスク媒体２４に対し焦点合わせする電磁駆動
型の対物レンズ１２と、対物レンズ１２を焦点方向に駆
動する焦点方向電磁コイル１１と、焦点方向電磁コイル
に駆動電流Ｉを流す電力増幅器１０と、対物レンズ１２
を焦点付近に近づけ焦点制御信号Ｖｆの制御可能領域迄
制御する焦点引込み信号生成器８と、本光ディスク装置
の全体制御を行うマイクロプロセッサ２２と、本光ディ
スク装置の電源が投入された直後からマイクロプロセッ
サ２２の動作を規定するマイクロプログラムが格納され
たＲＯＭ２１と、マイクロプロセッサ２２の命令を受け
光ディスク装置の各機構部に対し動作を指示し、又状態
を表す信号を受ける入出力ポート２３と、これらを相互
に接続するデータバス１９と、アドレスバス２０とから
構成される。

【００１３】図９は従来例の光ディスク装置の動作を説
明するための流れ図、図１０は図９のステップＳ１５の
詳細を示す流れ図である。

【００１４】次に、自動焦点合わせ回路の動作を図８、
図９、図１０を用いて説明する。

【００１５】光ディスク装置の電源を投入すると（ステ
ップＳ１１）、マイクロプロセッサ２２はＲＯＭ２１に
格納されているプログラムの制御により、装置の初期状
態を認識し（ステップＳ１２）、光ディスク媒体の挿入
待ち（ステップＳ１３）となる。

【００１６】光ディスク媒体が挿入されれば、スピンド
ルモータを回転し（ステップＳ１４）、焦点の引込み動
作を実行する（ステップＳ１５）。

【００１７】この焦点引込み動作（ステップＳ１５）で
は、図８の自動焦点合わせ回路により焦点合わせ制御が
以下のように行われる。

【００１８】焦点引込み信号生成器８が動作することに
より（ステップＳ１５１）、アナログスイッチ９を介し
て焦点引込み電圧を徐々に正電位から負電位に下げる。

【００１９】これに伴い焦点方向電磁コイル１１に供給
される駆動電流Ｉも徐々に変化し、対物レンズ１２を光
ディスク媒体の遠位置から近位置に移動する。

【００２０】センサ信号加算器４では、対物レンズ１２
が焦点に近づくにつれセンサ加算信号ｖｓの電位が高く
なる。

【００２１】マイクロプロセッサ２２は、このセンサ加
算信号ｖｓの電位を監視し（ステップＳ１５２）、焦点
付近の電位ｖｎに達した時点でアナログスイッチ９を切
り換え（ステップＳ１５３）、電力増幅器１０の入力を
低域フィルタ７側にする。これにより、対物レンズ１２
→焦点検出センサ１→前置増幅器２ａ，２ｂ→焦点制御
信号生成器３→増幅度補償器５→低域フィルタ７→電力
増幅器１０→焦点方向電磁コイル１１→対物レンズ１２
の閉ループが形成され、対物レンズ１２は常に焦点検出
センサ１のホトセンサ１ａの出力とホトセンサ１ｂの出
力レベルとが等しくなる位置に制御される。

【００２２】焦点引込みに成功すれば、書込み／読出し
を行う目的のトラックまで移動し（ステップＳ１７）、
書込み／読出し処理を行い（ステップＳ１８）、同一光
ディスク媒体での書込み／読出しが終わるまで（ステッ
プＳ１９）、ステップＳ１７からステップＳ１９を繰り
返す。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光ディ
スク装置の焦点制御は、レーザダイオードの波長及び光
ディスク媒体の構造から、数百ナノメートル級の位置決
め精度が要求される。しかし、光ディスク装置に現在使
用されている光学系部品は、温度、湿度、機械的な影響
により歪みが生じ、当初設定されていた精度が常に維持
されるとは限らないという問題がある。

【００２４】図１１は光学系の部品が歪んだ時の光路並
びに電気信号の変化を示す光路図である。

【００２５】反射光２９を焦点検出ホトセンサ１に導く
プリズム３２の角度が変化すると、ホトセンサ１ａ，１
ｂの受光量の比率が変化する。これにより焦点制御信号
ｖｆもずれ、焦点制御ずれ信号ｖｆ4 の信号状態となる
結果、焦点も合わなくなる。

【００２６】このため書込み／読出し時の誤り率も焦点
ずれが進むにつれて高まり、ひいては書込み／読出し不
能状態に至るという問題がある。

【００２７】本発明の目的は、温度、湿度、衝撃等の外
的な要因により、光学系部品が歪み、精密な焦点合わせ
制御が行えなくなることを電気的に補正し、改善するこ
とにより、上記の欠点を解消し、書込み／読出し障害を
低減する光ディスク装置を提供することにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明の光ディスク装置
は、単一波長の直線偏光レーザ光を光ディスク媒体に当
て、その反射光を分離して二分割ホトセンサに入力し、
その差信号と和信号を取り出し、その二つの信号を用い
て自動焦点合わせを行う光ディスク装置において、和信
号のうちの高域信号を通過させる高域フィルタと、この
高域フィルタを通過した信号を積分する積分器と、この
信号をデジタル信号に変換するＡ−Ｄ変換器と、変換さ
れた校正レベルデータとして以前の校正レベルデータと
比較演算するマイクロプロセッサと、この演算結果を基
に対物レンズを焦点方向に移動させるアナログ信号に変
換するＤ−Ａ変換器と、このアナログ信号の入力により
電磁コイルを駆動する電力を出力する電力増幅器とを備
え、前記光ディスク媒体は同心円状に形成されるトラッ
クの溝とは別に光ディスク媒体の内周付近の一定領域に
一定幅の半径方向の溝を形成している。

【００２９】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００３０】図２は本発明で使用する光ディスク媒体の
平面図及び部分拡大図である。

【００３１】この光ディスク媒体では、通常同心円状に
形成されるトラック方向の溝とは別に、光ディスク媒体
２４の、例えば内周付近の一定領域に１ｃｍ幅の半径方
向の溝２７を深さがレーザ光２８の波長λの１／４とな
るように形成している。又、溝２７の間隔は、レーザ光
２８の波長λと同じ間隔で形成してある。

【００３２】この様な構造としたことにより、レーザ光
２８が、光ディスク媒体の溝２７と凸部にのみ当たる場
合は、反射光レベル２６は高くなるが、溝２７と凸部に
またがって当たる場合は、反射光レベル２６は低くな
る。従って、合焦時のレーザ光スポット２８ｃの場合は
反射光レベル２６は合焦時の反射光レベル２６ａに示す
通り振幅は大きくなるが、焦点ずれ時のレーザ光スポッ
ト２８ｄの場合は反射光レベル２６は焦点ずれ時の反射
光レベル２６ｂに示す通り振幅は小さくなる。

【００３３】図１は本発明の一実施例の光ディスク装置
の回路図である。

【００３４】本実施例の光ディスク装置は、図８に示す
従来の光ディスク装置の自動焦点合わせ回路に、光ディ
スク媒体に形成されている焦点ずれ校正領域２５の溝２
７の高周波成分のみを出力する高域フィルタ１３と、焦
点ずれ校正領域２５の反射光レベル２６の信号レベルに
応じて直流電圧に変換する積分器１４と、積分器１４の
出力する直流電圧を、例えば８ビットのデジタル信号の
コードデータに変換するＡ−Ｄ変換器１５と、変換され
たコードデータを記憶する校正レベル保持器１６と、マ
イククロプロセッサ２２からの焦点ずれ補正データを記
憶する補正レベル保持器１７と、補正レベル保持器１７
から出力される８ビットのコードデータをアナログ電圧
に変換するＤ−Ａ変換器１８とを追加接続したものであ
る。

【００３５】図３は本実施例の光ディスク装置の動作を
説明するための流れ図、図４及び図５は図３のステップ
Ｓ６の詳細を示す流れ図である。

【００３６】図３において、焦点ずれ補正（ステップＳ
６）を除くステップＳ１〜Ｓ５及びＳ７〜Ｓ９の動作
は、従来の光ディスク装置のステップＳ１１〜Ｓ１５及
びＳ１７〜Ｓ１９の動作と同じであるからステップＳ６
についてのみ説明する。

【００３７】マイクロプロセッサ２２内に記憶する焦点
合わせ制御情報として、補正レベルデータをＶＡ、校正
レベルデータをＶＢ、校正レベルデータＶＢの一世代前
の校正レベルデータをＶＣ、補正レベルデータに対する
加算・減算の識別を１ビットの識別子Ｆと定義する（ス
テップＳ６０１）。ＶＡ，ＶＢ，ＶＣ，Ｆはいずれも数
値であり、Ｆ＝１の場合加算を表し、Ｆ＝０は減算を表
すものとする。焦点引込み後、補正レベル保持器１７
に、例えば１６進数の０８を初期値として入力する（ス
テップＳ６０２）。Ｄ−Ａ変換器１８は、補正レベル保
持器１７の値ＶＡ＝０８をアナログ電圧に変換し、電力
増幅器１０は、アナログ電圧をバイアス電圧として焦点
制御信号生成器３からの焦点制御信号ｖｆを増幅し、焦
点方向電磁コイル１１に出力する。これにより対物レン
ズ１２は、補正レベルデータＶＡの初期値０８に応じた
初期位置に移動する。

【００３８】一方、校正レベルデータＶＢは、焦点検出
ホトセンサ１により初期位置の対物ンズ１２を通した反
射光を受光し、前置増幅器２ａ，２ｂで微弱な信号レベ
ルを増幅し、センサ信号加算器４によりホトセンサ１ａ
の出力とホトセンサ１ｂの出力とを加算した後、不要な
低周波成分を高域フィルタ１３で除去し、積分器１４で
直流電圧に変換、Ａ−Ｄ変換器で直流電圧を８ビットの
デジタルコードデータに変換した上、校正レベルデータ
ＶＢとして校正レベル保持器１６に保持される（ステッ
プＳ６０３）。マイクロプロセッサ２２は、校正レベル
データＶＢを一世代前の校正レベルデータＶＣとしてマ
イクロプロセッサ２２の中のメモリに記憶する（ステッ
プＳ６０４）。

【００３９】次に、焦点の補正方向を加算方向とするた
め加算・減算識別子Ｆを１としてマイクロプロセッサ内
のメモリに記憶し（ステップＳ６０５）、焦点補正レベ
ルデ−タＶＡに１を加え補正レベル保持器１７に出力す
る（ステップＳ６０６）と再び、補正レベル保持器１７
→Ｄ−Ａ変換器１８→電力増幅器１０→焦点方向電磁コ
イル１１の順で対物レンズ１２を駆動し、対物レンズ１
２は光ディスク面より１段階近づく方向に移動する。

【００４０】又、反射光は、焦点検出センサ１→前置増
幅器２→センサ信号加算器４→高域フィルタ１３→積分
器１４→Ａ−Ｄ変換器１５→校正レベル保持器１６の順
で新たに校正レベルデータＶＢに変換される。

【００４１】ステップＳ６０４で記憶した一世代前の校
正レベルデータＶＣと比較、一世代前の校正レベルデー
タＶＣより小さく減少傾向にあれば（ステップＳ６０
８）、マイクロプロセッサ２２内のメモリに一世代前の
校正レベルデータＶＣとして取込み（ステップＳ６１
０）、加算・減算識別子Ｆを確認し（ステップＳ６１
１）、Ｆ＝１で加算方向に補正レベルデータＶＡを更新
していた場合は、加算・減算子Ｆを０に反転（ステップ
Ｓ６１２）後、焦点の補正レベルデータＶＡを１段階減
算して補正レベル保持器１７へ出力する（ステップＳ６
１５）。これにより対物レンズ１２は、光ディスク面よ
り１段階遠ざかる方向に移動する。又、識別子Ｆが０で
減算方向に補正レベルデータＶＡを更新していた場合
は、加算・減算識別子Ｆを１に反転（ステップＳ６０
５）した後、焦点補正レベルデータＶＡを１段階加算
し、補正レベル保持器１７に出力し（ステップＳ６０
６）、対物レンズ１２を光ディスク面に一段階近づけ
る。

【００４２】一世代前の校正レベルデータＶＣと新たに
変換された校正レベルデータＶＢを比較した結果、校正
レベルデータＶＢが一世代前校正レベルデータＶＣより
大きく、増加傾向にあれば（ステップＳ６０９）、対物
レンズ１２を同一方向に移動するため校正レベルデータ
ＶＢをマイクロプロセッサ２２内のメモリに一世代前の
校正レベルデータＶＣとして記憶（ステップＳ６１３）
した後、加算・減算識別子Ｆを確認し（ステップＳ６１
３）、Ｆ＝１で加算方向に補正レベルを更新していた場
合は、ステップＳ６０６で更に補正レベルデータＶＡを
１段階加算し、補正レベル保持器１７に出力する。又、
加算・減算識別子Ｆが０で減算方向にあれば、更に補正
レベルデータＶＢを１段階減算し対物レンズを遠ざけ
る。

【００４３】このように、補正レベルデータＶＡを１段
階ずつ変化させ、校正レベルデータＶＢを増加する方向
に対物レンズ１２を移動すれば、合焦点方向に近づける
ことができる。そして、ＶＢ＝ＶＣとなれば、対物レン
ズ１２の合焦点位置に光ディスク媒体があることになり
（ステップＳ６０９）、焦点の補正動作は終了する。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ディス
ク装置は、温度、湿度、機械的な影響で光学系部品に歪
みが発生することによる焦点ずれを電気的に補正出来る
様にすることにより、焦点ずれによる書込み／読出しエ
ラーを無くすことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の光ディスク装置の回路図で
ある。

【図２】本発明で使用する光ディスク媒体の平面図及び
部分拡大図である。

【図３】本実施例の光ディスク装置の動作を説明するた
めの流れ図である。

【図４】図３のステップＳ６の詳細を示す流れ図であ
る。

【図５】図３のステップＳ６の詳細を示す流れ図であ
る。

【図６】従来の光ディスク装置の焦点ずれを検出する光
学系の光路図である。図６（ａ），（ｂ），（ｃ）は光
ディスク媒体と対物レンズの距離の違いによる焦点検出
ホトセンサの受光量の違いを示す図である。

【図７】図６の焦点ずれ検出用信号生成器とその出力波
形を示す図である。

【図８】従来例の光ディスク装置の自動焦点合わせ回路
の一例を示す回路図である。

【図９】従来例の光ディスク装置の動作を説明するため
の流れ図である。

【図１０】図９のステップＳ１５の詳細を示す流れ図で
ある。

【図１１】光学系の部品が歪んだ時の光路並びに電気信
号の変化を示す光路図である。

【符号の説明】

１ 焦点検出ホトセンサ １ａ，１ｂ ホトセンサ ２，２ａ，２ｂ 前置増幅器 ３ 焦点制御信号生成器 ４ センサ信号加算器 ５ 増幅度補償器 ７ 低域フィルタ ８ 焦点引込み信号生成器 ９ アナログスイッチ １０ 電力増幅器 １１ 焦点方向電磁コイル １２ 対物レンズ １３ 高域フィルタ １４ 積分器 １５ Ａ−Ｄ変換器 １６ 校正レベル保持器 １７ 補正レベル保持器 １８ Ｄ−Ａ変換器 １９ データバス ２０ アドレスバス ２１ ＲＯＭ ２２ マイクロプロセッサ ２３ 入出力ポート ２４ 光ディスク媒体 ２５ 焦点ずれ校正領域 ２６ 反射光レベル ２６ａ 合焦時の反射光レベル ２６ｂ 焦点ずれ時の反射光レベル ２７ 溝（半径方向） ２８ａ レーザダイオード ２８ｂ レーザ光 ２８ｃ 合焦時のレーザ光スポット ２８ｄ 焦点ずれ時のレーザ光スポット ２９ 反射光 ３０ ビームスプリッタ ３１ １／４波長板 ３２ プリズム ３３ ナイフエッジ Ｆ 加算・減算識別子 Ｉ 駆動電流 ＶＡ 補正レベルデータ ＶＢ 校正レベルデータ ＶＣ 一世代前の校正レベルデータ ｖｆ 焦点制御信号 ｖｆ1 〜ｖｆ3 焦点制御信号レベル ｖｆ4 焦点制御ずれ信号 ｖｎ 焦点付近の電位 ｖｓ センサ加算信号 ｖｓ1 〜ｖｓ3 センサ加算信号の出力レベル λ レーザ光波長

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単一波長の直線偏光レーザ光を光ディス
   ク媒体に当て、その反射光を分離して二分割ホトセンサ
   に入力し、その差信号と和信号を取り出し、その二つの
   信号を用いて自動焦点合わせを行う光ディスク装置にお
   いて、前記和信号のうちの高域信号を通過させる高域フ
   イルタと、前記高域フィルタを通過した信号を積分する
   積分器と、前記信号をデジタル信号に変換するＡ−Ｄ変
   換器と、前記変換された校正レベルデータとして以前の
   校正レベルデータと比較演算するマイクロプロセッサ
   と、前記演算結果を基に対物レンズを焦点方向に移動さ
   せるアナログ信号に変換するＤ−Ａ変換器と、前記アナ
   ログ信号の入力により電磁コイルを駆動する電力を出力
   する電力増幅器とを備え、前記光ディスク媒体は同心円
   状に形成されるトラックの溝とは別に光ディスク媒体の
   内周付近の一定領域に一定幅の半径方向の溝を形成して
   いることを特徴とした光ディスク装置。