JPH10143875A - フォーカスサーボ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡単な方法を用いて、ディスク表面の
反射に対して誤って引き込みを行う虞のない安定したサ
ーボが可能なフォーカスサーボ制御装置を実現すること
を課題とする。 【解決手段】 記録媒体から再生される高周波信号が所
定レベル以上であるとき検出信号を出力するＲＦ検出器
１２、ＲＦ増幅器１３、ＲＦ検波器１４、ＲＦ判定用電
圧比較器１６からなる再生高周波信号検出手段を具備
し、制御回路８は、光検出器１、差動増幅器２、引き込
み領域判定用電圧比較器７からなるレンズ位置判定手段
がサーボ可能信号を出力し、かつ、再生高周波信号検出
手段が検出信号を出力しているときにフォーカスサーボ
を開始することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＤ、光ディス
ク、光磁気ディスク、光メモリカード等の光学的に記録
媒体に記録された情報を再生する情報再生装置おけるフ
ォーカスサーボ制御装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学的情報再生装置では、情報再生に先
だって記録位置に対するフォーカスを合焦点状態にする
ためのフォーカスサーチ動作を行なっている。このフォ
ーカスサーチ動作中には、フォーカシングエラー信号を
頼りに合焦点を検出する。ところで、フォーカシングエ
ラー信号のダイナミックレンジは数μｍと小さいため、
記録面を必ず焦点深度内にいれるためには、対物レンズ
を強制的に動かしてフォーカスサーチを行わなければな
らない。対物レンズを強制的にディスクに近づけてから
遠ざけるあるい遠ざけてから近づけるようにして合焦点
を求めるようにしている。このようにした場合の焦点誤
差信号の例を図７にしめす。このフォーカシングエラー
信号のゼロクロス点（０）を検出することによって、合
焦点位置が検出され、以後この点によりフォーカスサー
ボを行う。

【０００３】現在普通に行われているフォーカスサーチ
動作では、疑似ロックの心配のないアルミディスク（Ｃ
Ｄ、ＬＤ等）では対物レンズを強制的にディスクから遠
ざけてから近づける方法が採られる。しかし、それ以外
のディスクでは、記録面に達する前にディスク表面の反
射によって一旦疑似ロックすることがあるため、これを
避ける意味から近づけておいてから遠ざけて合焦点位置
を検出するようにしている。このため、 ａ）焦点のロックイン（引き込みに要する）時間がアル
ミディスクの場合の３倍近く必要になる。 ｂ）一旦ロックアウトしてしまうと、疑似ロックの可能
性があり、再びこのフォーカスサーチ時間が必要にな
る。

【０００４】図８に強制的にディスクから遠ざけてから
近づける方法でフォーカスサーチ動作を行っている場合
のフォーカスサーチ信号、フォーカシング和信号、フォ
ーカシングエラー信号を示した。フォーカスサーチ信号
はレンズ変位量に比例する信号で、このフォーカスサー
チ信号の波形から分かるように、一旦近付け、その後、
遠ざけ、さらに近付け、再度遠ざける途中で合焦点位置
を検出するようにしている。このため、ロックイン時間
が７００ｍｓ以上かかっている。

【０００５】フォーカシングエラー信号はナイフエッジ
法や臨界角法での２分割光検出器や非点収差法での４分
割光検出器の検出信号の差信号である。非点収差法では
反射ビームの復路の収束光路中に円筒レンズを置き、意
図的に大きな非点収差を発生させ、合焦点時の最小錯乱
円（このときはビーム形状は円形になる）前後のビーム
形状（このときはビーム形状は楕円形になる）を検出し
てフォーカシングエラー信号を得るようにする。すなわ
ち、図９のように、受光面が合焦点状態で最小錯乱円の
位置にあるように４分割光検出器を設置すると、非合焦
点状態では受光面での光量分布が楕円形状に変るため、
４分割光検出器のそれぞれの検出信号（Ｉ１〜Ｉ４）か
らＩｅ＝（Ｉ１＋Ｉ３）−（Ｉ２＋Ｉ４）を作ると、こ
れがフォーカシングエラー信号になる。

【０００６】一方フォーカシング和信号はＩｓ＝Ｉ１＋
Ｉ２＋Ｉ３＋Ｉ４で、これはトータルの受光レベルを示
す値である。

【０００７】ところで、フォーカシングエラー信号はデ
ィスク記録面からの反射によって形成されるほかに、デ
ィスク表面からの反射によっても形成される。図２にこ
の様子を示す。ディスク記録面からの反射はディスク表
面からの反射よりも反射光量が多いので、フォーカシン
グ和信号のレベルがその閾値よりも高く、フォーカシン
グエラー信号のレベルがその閾値よりも小さい場所でフ
ォーカス引き込みを行うようにすれば安定したフォーカ
スサーボが実現できる。

【０００８】しかし、ディスク表面からの反射率と記録
面からの反射率が比較的近い場合も多い。図１０にディ
スク別のディスク表面からの反射率と記録面からの反射
率を示す。この図から分かるように、レベル差が十分大
きいアルミディスクでは、疑似ロックの心配はないの
で、ディスクに近付けながらロックインさせることがで
きる。一方、ＭＯ（Magneto-Optical ；光磁気）ディス
ク、ＰＣ（Phase Change；相変化）ディスク、ＷＯ（Wr
ite Once；追記型）ディスクなどの他のディスクでは、
さほどレベル差がなく、ディスクに近付けながらロック
インさせると疑似ロックするおそれがある。そのため、
一度近付け、離しながらロックインさせる方法を採るよ
うにする。

【０００９】ところで、対物レンズの可動範囲は約±
０．５ｍｍと比較的広く、フォーカシングエラー信号の
Ｓ字出力が出力される範囲±０．０５ｍｍより遥かに大
きいので、フォーカスサーチ速度が早すぎると、Ｓ字負
帰還領域を飛び出してしまうおそれがある。安定にロッ
クインさせるため、この例ではフォーカスサーチ信号の
周期を図８に示したように５００ｍｓにした。

【００１０】フォーカシングエラー信号は反射光によっ
て形成されるが、フォーカシング和信号の閾値、フォー
カシングエラー信号の閾値は制御系で絶対値で与えられ
る。したがって閾値を適正に選んでも、レーザパワーの
変動、ディスク表面の反射率のばらつき、記録面の反射
率のばらつき、レンズやディスクの汚れなどフォーカシ
ングエラー信号の値を変動させる要因によって、ＳＮ劣
化やエラーレートの増加などを来たす前に、レベル変動
が生じ、これによって誤検出する可能性がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、従来の
フォーカスサーボ制御装置においてはディスク表面の反
射に追従して引き込みを行う危険があり、ディスク表面
での反射率と記録面での反射率のレベル差がさほど大き
くない場合には絶対レベルだけでは区別し難い場合があ
った。これを避けるため、対物レンズを一旦ディスクに
近付けて離しながらロックインさせる方法を採るとする
とフォーカスサーチ時間が掛かりすぎてしまうという問
題があった。

【００１２】本発明は、この点を解決して、従来の装置
に大幅な変更を行わない比較的簡単な方法を用いて、デ
ィスク表面の反射に対して誤って引き込みを行うおそれ
のない安定したサーボが可能なフォーカスサーボ制御装
置を実現することを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、対物レンズが記録媒体に対して合焦点位
置よりも近い第１の所定位置と記録媒体に対して合焦点
位置よりも遠い第２の所定位置とで出力がピークを示
し、その間の合焦点位置で出力が０を示す焦点誤差信号
を発生する焦点誤差信号発生手段と、前記焦点誤差信号
発生手段が発生する前記焦点誤差信号から前記対物レン
ズが前記第１の所定位置と前記第２の所定位置の間にあ
ることを判定しサーボ可能信号を出力するレンズ位置判
定手段と、前記レンズ位置判定手段が前記サーボ可能信
号を出力している時にフォーカスサーボを開始するフォ
ーカスサーボ開始手段とを有するフォーカスサーボ制御
装置において、前記記録媒体から再生される高周波信号
が所定レベル以上であるとき検出信号を出力する再生高
周波信号検出手段を具備し、前記フォーカスサーボ開始
手段は、前記レンズ位置判定手段が前記サーボ可能信号
を出力し、かつ、前記再生高周波信号検出手段が前記検
出信号を出力しているときにフォーカスサーボを開始す
ることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるフォーカス
サーボ制御装置を添付図面を参照にして詳細に説明す
る。図１に本発明のフォーカスサーボ制御装置の一実施
の形態の引き込み機能ブロックの回路ブロック図を示
す。この回路は従来のフォーカス引き込み制御系に再生
ＲＦ信号の有無の判定を加えたものになっている。図１
で、１は光検出器（ここでは２分割のもので代表す
る）、２は差動増幅器、３は位相補償回路、４は加算
器、５は電力増幅器、６はレンズ系を駆動するアクチュ
エータ、７は引き込み領域判定用電圧比較器、８は制御
回路、９はＤ／Ａ変換器、１０は引き込み領域判定用の
閾値電圧、１１はフォーカシングサーボスイッチ、１２
はＲＦ検出器、１３はＲＦ増幅器、１４はＲＦ検波器、
１５はＲＦ判定用電圧比較器、１６はＲＦレベル検出用
閾値電圧である。

【００１５】光検出器１、差動増幅器２、位相補償回路
３、加算器４、電力増幅器５、アクチュエータ６でフォ
ーカシングサーボ系を、ＲＦ検出器１２、ＲＦ増幅器１
３、ＲＦ検波器１４、電圧比較器１５、ＲＦレベル検出
用閾値電圧１６でＲＦ検出ブロックを、光検出器１、差
動増幅器２、電力増幅器５、アクチュエータ６、電圧比
較器７、制御回路８、Ｄ／Ａ変換器９、引き込み領域判
定用の閾値電圧１０およびＲＦ検出ブロックでフォーカ
シング引き込み制御系を構成している。

【００１６】この回路の動作を説明する。フォーカス引
き込みを行う場合には、先ずフォーカシングサーボスイ
ッチ１１をＯＦＦにした上で制御回路８はＤ／Ａ変換器
９に出力するディジタル信号を変化させて、Ｄ／Ａ変換
器９の出力を徐々に大きくしレンズを次第にディスクに
近付け合焦点位置に近付ける。この時、引き込み領域判
定用の閾値電圧１０とフォーカシングエラー信号とを電
圧比較器７で比較すると、フォーカシングエラー信号の
レベルはだんだん大きくなって閾値電圧１０よりも大き
くなり、その後、さらにレンズをディスクに近付けると
フォーカシングエラー信号のレベルは今度は閾値電圧１
０よりも小さくなる。この時、フォーカシングサーボス
イッチ１１をＯＮさせると安定な引き込みを行うことが
できる。引き込みに入るとフォーカシングサーボ系はフ
ォーカシングエラー信号が０になるようにアクチュエー
タ６を駆動して、常に合焦点位置が保持されるようにな
る。この間の、フォーカシングエラー信号電圧のいわゆ
るＳ字曲線と引き込み領域判定用の閾値電圧１０との関
係を図２に示す。

【００１７】ただし、フォーカシングエラー信号は図２
のＡのようにディスク記録面でＳ字曲線を描くが、ディ
スク表面でも図２のＢのように同様にＳ字曲線を描く。
このＳ字曲線はレベル差で判定できる。さらに、図２で
示したようにディスク記録面からの反射はディスク表面
からの反射よりも反射光量が多いので、先にものべたよ
うに、分割光検出器の各受光素子の出力の和をとったフ
ォーカシング和信号のレベルが所定の閾値よりも高く、
フォーカシングエラー信号のレベルがその閾値よりも小
さい場所でフォーカス引き込みを行うことでより安定し
たフォーカスサーボが実現できる。しかし、フォーカシ
ングエラー信号の閾値は制御系で絶対値で与えられの
で、レーザパワーの変動、ディスク表面の反射率のばら
つき、記録面の反射率のばらつき、レンズやディスクの
汚れなどフォーカシングエラー信号の値を変動させる要
因によって、ＳＮ劣化やエラーレートの増加などを来た
す前に、レベル変動が生じ、これによって誤検出する可
能性があるのは先に述べたとおりである。

【００１８】本発明では、ＲＦ検出器１２、ＲＦ増幅器
１３、ＲＦ検波器１４、ＲＦ判定用電圧比較器１５、Ｒ
Ｆレベル検出用閾値電圧１６からなるＲＦ検出ブロック
の出力をさらに制御回路８に加え、ＲＦ判定用電圧比較
器１５が、ＲＦ検出器１２が捕らえＲＦ検波器１４で検
波されたＲＦ信号の検出レベルがＲＦレベル検出用閾値
電圧１６よりも大きい時にのみ、フォーカシングサーボ
スイッチ１１をＯＮさせ、フォーカシングサーボを行わ
せるようにする。このようにすると、ＲＦ信号は記録面
からしか再生できないので、記録面とディスク表面との
区別が可能である。

【００１９】図３はフォーカスサーチ時の記録面付近で
の、図４はディスク表面付近での、フォーカシング和信
号、ＲＦ検出信号、フォーカシングエラー信号の波形を
それぞれ示したものである。図３、図４から明らかなよ
うに記録面からはＲＦ信号が検出されているがディスク
表面ではＲＦ信号は一切検出されず、したがって記録面
付近とディスク表面付近との区別は容易である。

【００２０】なお、図３のＲＦ信号はスピンドルの回転
数が１８００ｒｐｍ、１トラック４２セクタアドレスの
場合なのでＲＦ信号の取り込み回数が少なくなってい
る。アドレスを利用してＲＦ信号を検出するには、少な
くとも１トラック８０セクタ程度は必要になる。データ
を用いる場合は連続なので問題がない。

【００２１】利用できるＲＦ信号は、記録するディスク
や記録方式によって変わるが、次のような部分が用いら
れる。 １）プレフォーマット信号（セクタ毎にアドレスなどが
示された部分）の再生による。ＤＳ ＥＲＳ（直流消
去）のあるＭＯディスクや未記録のＷＯディスクの場
合。 ２）記録されたデータ部分の再生による。オーバライト
方式のＭＯディスクやＰＣディスクやその他の記録済み
ディスクの場合。 いずれにしても記録面の信号を利用することに変わりは
ない。

【００２２】この引き込みを行うには再生ＲＦ信号だけ
を用いても可能であるが、フォーカシング和信号、フォ
ーカシングエラー信号を含めて総合的に引き込み位置を
求めることで、雑音に対する安定性が増えることにな
る。

【００２３】図５および図６は、ＲＦ検波器１４とその
前後の具体的回路を示したものである。図５は、バンド
パスフィルタ１４１でＳ／Ｎを稼いで再生信号をＲＦピ
ーク検波器１４２でピーク検波し、ＲＦ判定用電圧比較
器１５でレベル比較をしてＲＦ信号の有無を判定するも
ので、図６は、クランプ回路１４３でクランプした後、
再生信号をＲＦピーク検波器１４２でピーク検波し、Ｒ
Ｆ判定用電圧比較器１５でレベル比較をしてＲＦ信号の
有無を判定するものである。なお、ＲＦ信号は図３に示
すように断続的に検出されるので、動作の安定のために
は、ＲＦ判定用電圧比較器１５にヒステリシスを設ける
とか、制御時に一旦検出値をホールドするなどの方法が
考えられる。

【００２４】このように構成されているので、本発明の
フォーカスサーボ制御装置は、 １）ディスク表面で疑似ロックすることがなく、常に正
しいサーボを実現することができる。 ２）ディスクに近付けながら引き込みを行うことができ
るので、ロックインにようするフォーカスサーチ時間を
短くすることができる。 ３）ディスク表面で疑似ロックすることがないため、レ
ーザ出力の変動、ディスク表面の反射率のばらつき、記
録面での反射率のばらつき、レンズやディスクの汚れ等
による影響に強い構成がとれる。 ４）また、レンズやディスクの汚れ等を検出することも
可能になる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１の
発明は、対物レンズが記録媒体に対して合焦点位置より
も近い第１の所定位置と記録媒体に対して合焦点位置よ
りも遠い第２の所定位置とで出力がピークを示し、その
間の合焦点位置で出力が０を示す焦点誤差信号を発生す
る焦点誤差信号発生手段と、この焦点誤差信号発生手段
が発生する焦点誤差信号から対物レンズが第１の所定位
置と第２の所定位置の間にあることを判定しサーボ可能
信号を出力するレンズ位置判定手段と、レンズ位置判定
手段がサーボ可能信号を出力している時にフォーカスサ
ーボを開始するフォーカスサーボ開始手段とを有するフ
ォーカスサーボ制御装置において、記録媒体から再生さ
れる高周波信号が所定レベル以上であるとき検出信号を
出力する再生高周波信号検出手段を具備し、フォーカス
サーボ開始手段は、レンズ位置判定手段がサーボ可能信
号を出力し、かつ、再生高周波信号検出手段が検出信号
を出力しているときにフォーカスサーボを開始すること
を特徴とする。このようにすることによって、ディスク
表面での疑似ロックの虞がなくなり、安定したサーボを
行うことができる。また、疑似ロックの虞がないため、
対物レンズをディスクに近付けながら引き込みを行うこ
とができるので、ロックインにようするフォーカスサー
チ時間を短くすることができる。このための改造は従来
装置に対する回路の追加で済むため、比較的容易にかつ
廉価に本発明を実施することができる。

【００２６】本発明の請求項２の発明は、記録媒体から
の反射光の全受光レベルを検知する全受光レベル検知手
段と、全受光レベル検知手段の検知レベルが所定のレベ
ル以上であることを判定する受光レベル判定手段を有
し、フォーカスサーボ開始手段は、受光レベル判定手段
が検知レベルが所定のレベル以上であることを判定し、
かつ、レンズ位置判定手段がサーボ可能信号を出力し、
さらに、再生高周波信号検出手段が検出信号を出力して
いるときにフォーカスサーボを開始することを特徴とす
る。これにより、反射光の全受光レベルと、焦点誤差信
号と、再生高周波信号からサーボ可能領域が判定でき、
ディスク表面での疑似ロックの虞がなくなり、安定した
サーボを行うことができ、ロックインにようするフォー
カスサーチ時間を短くすることができる。

【００２７】本発明の請求項３の発明は、再生高周波信
号検出手段は帯域炉波手段とピーク値検波手段を有する
ことを特徴とする。これにより、再生周波数信号のピー
ク値を容易に検出することができ、常に正しいサーボを
実現することができる。

【００２８】本発明の請求項４の発明は、再生高周波信
号検出手段はレベルクランプ手段とピーク値検波手段を
有することを特徴とする。これにより、再生周波数信号
のピーク値を容易に検出することができ、常に正しいサ
ーボを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフォーカスサーボ制御装置の一実施の
形態の引き込み機能ブロックの回路ブロック図。

【図２】フォーカシングエラー信号電圧と引き込み領域
判定用の閾値電圧の関係を示す説明図。

【図３】フォーカスサーチ時の記録面付近での、フォー
カシング和信号、ＲＦ検出信号、フォーカシングエラー
信号の波形図。

【図４】フォーカスサーチ時のディスク表面付近での、
フォーカシング和信号、ＲＦ検出信号、フォーカシング
エラー信号の波形図。

【図５】ＲＦ検波器とその前後の回路の一例を示す回路
図。

【図６】ＲＦ検波器とその前後の回路の他の例を示す回
路図。

【図７】フォーカシングエラー信号のＳ字曲線を示す説
明図。

【図８】フォーカスサーチ動作を行っている場合のフォ
ーカスサーチ信号、フォーカシング和信号、フォーカシ
ングエラー信号の波形図。

【図９】４分割光検出器の反射光の光スポットの形状を
示す説明図。

【図１０】ディスク別のディスク表面からの反射率と記
録面からの反射率を示す図表。

【符号の説明】

１……光検出器、２……差動増幅器、３……位相補償回
路、４……加算器、５……電力増幅器、６……アクチュ
エータ、７……引き込み領域判定用電圧比較器、８……
制御回路、９……Ｄ／Ａ変換器、１０……引き込み領域
判定用の閾値電圧、１１……フォーカシングサーボスイ
ッチ、１２……ＲＦ検出器、１３……ＲＦ増幅器、１４
……ＲＦ検波器、１５……ＲＦ判定用電圧比較器、１６
……ＲＦレベル検出用閾値電圧、１４１……バンドパス
フィルタ、１４２……ＲＦピーク検波器、１４３……ク
ランプ回路。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対物レンズが記録媒体に対して合焦点位
   置よりも近い第１の所定位置と記録媒体に対して合焦点
   位置よりも遠い第２の所定位置とで出力がピークを示
   し、その間の合焦点位置で出力が０を示す焦点誤差信号
   を発生する焦点誤差信号発生手段と、前記焦点誤差信号
   発生手段が発生する前記焦点誤差信号から前記対物レン
   ズが前記第１の所定位置と前記第２の所定位置の間にあ
   ることを判定しサーボ可能信号を出力するレンズ位置判
   定手段と、前記レンズ位置判定手段が前記サーボ可能信
   号を出力している時にフォーカスサーボを開始するフォ
   ーカスサーボ開始手段とを有するフォーカスサーボ制御
   装置において、 前記記録媒体から再生される高周波信号が所定レベル以
   上であるとき検出信号を出力する再生高周波信号検出手
   段を具備し、 前記フォーカスサーボ開始手段は、前記レンズ位置判定
   手段が前記サーボ可能信号を出力し、かつ、前記再生高
   周波信号検出手段が前記検出信号を出力しているときに
   フォーカスサーボを開始することを特徴とするフォーカ
   スサーボ制御装置。
2. 【請求項２】 前記記録媒体からの反射光の全受光レベ
   ルを検知する全受光レベル検知手段と、前記全受光レベ
   ル検知手段の検知レベルが所定のレベル以上であること
   を判定する受光レベル判定手段を有し、前記フォーカス
   サーボ開始手段は、前記受光レベル判定手段が検知レベ
   ルが所定のレベル以上であることを判定し、かつ、前記
   レンズ位置判定手段が前記サーボ可能信号を出力し、さ
   らに、前記再生高周波信号検出手段が前記検出信号を出
   力しているときにフォーカスサーボを開始することを特
   徴とする請求項１記載のフォーカスサーボ制御装置。
3. 【請求項３】 前記再生高周波信号検出手段は帯域炉波
   手段とピーク値検波手段を有することを特徴とする請求
   項１または請求項２記載のフォーカスサーボ制御装置。
4. 【請求項４】 前記再生高周波信号検出手段はレベルク
   ランプ手段とピーク値検波手段を有することを特徴とす
   る請求項１または請求項２記載のフォーカスサーボ制御
   装置。