JPH11296877A - フォーカスサーボ回路とフォーカスサーボ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォーカスサーボ用レーザ光の光軸ズレを補
正するため、集光レンズから原盤表面までの距離と、露
光用レーザ光の焦点距離の間の傾きを小さくして、原盤
表面で露光用レーザ光が集光することを課題とする。 【解決手段】 集光レンズを用いた光ディスク原盤露光
装置のフォーカスサーボ装置において、レーザ光を出射
するレーザ発振器と、レーザ光を集光する集光レンズ
と、前記集光レンズを移動させるＶＣＭ（ボイスコイル
モータ）と、レーザ光を所定の割合で２本に分割するビ
ームスプリッタと、ビームスプリッタを透過したレーザ
光を受光する第１の２分割センサと、ビームスプリッタ
で反射されたレーザ光を受光する第２の２分割センサ
と、前記第１および第２の２分割センサが出力した電気
信号を供給する信号処理装置を設けてなることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、フォーカスサーボ
回路およびフォーカスサーボ装置に関し、集光レンズと
ディスク原盤との傾きと距離を補正するフォーカスサー
ボ回路およびフォーカスサーボ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、記憶媒体として、磁気テープや、
磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等が活用さ
れており、特にディスク記録媒体による、目的の記録位
置のランダム検索という即時性と高密度化等で大記憶容
量化とシーク時間の短縮化等により、音声記録や、カメ
ラや映画等の画像記録、データ記録に盛んに用いられて
いる。また、再生専用ディスクのみならず、一度だけの
追記ディスク、書き込み・消去可能な記録ディスク等の
多様性も有している。また、高密度化を達成するため
に、光ディスクや光磁気ディスクでは、光学的に記録媒
体に書き込んで、相変化を読み出したり、キューリー温
度を利用したりして、大容量で高密度な記録媒体とし
て、今後の発展が期待されている。

【０００３】このような光ディスク記録媒体の内、特に
再生専用の場合には、光ディスク原盤に記録メディアを
記録する必要がある。このため、光ディスク原盤露光装
置を用いて、露光を行う際、集光レンズから原盤表面ま
での距離を一定に保つため、フォーカスサーボをかけ
る。

【０００４】このフォーカスサーボ方式として、光学的
に変動圧縮率を高くでき、かつ、比較的光軸調整が容易
なスキュービーム法が用いられるが、露光用レーザ光と
フォーカスサーボ用レーザ光は波長が異なるため、フォ
ーカスサーボ用レーザ光を集光レンズへ垂直に入射さ
せ、かつ、フォーカスサーボ用レーザ光が集光レンズか
ら垂直に出射されるように光学系を組んで、フォーカス
サーボをかけた場合、集光レンズの色収差の影響によ
り、集光レンズから原盤表面までの距離と、露光用レー
ザ光の焦点距離にズレが生じる。

【０００５】このズレをなくすために、フォーカスサー
ボ光学系中の２分割センサの位置をずらし、原盤表面で
反射されて集光レンズを再び透過したフォーカスサーボ
用レーザ光の光軸をずらすことによって、集光レンズか
ら原盤表面までの距離と露光用レーザ光の焦点距離を合
わせる必要がある。

【０００６】このようなフォーカスサーボ回路の例とし
て、図８（ａ）の光学系の模式図と、図８（ｂ）の電気
信号のブロック図を示して説明する。図８（ａ）におい
て、レーザ発振器１からフォーカスサーボ用レーザ光を
出力し、ＶＣＭ３に維持された集光レンズ２で集光し
て、ディスク原盤に照射し、ディスク原盤に反射された
反射光は２分割センサ５に入力され、２分割センサ５で
検出された電気信号は、信号処理装置７に入力されて、
電気信号に応じてＶＣＭ３を調節する。図８（ｂ）で
は、所定の増幅率を有するアンプ１，２で各分割センサ
の出力を入力増幅し、加算器１で両アンプ１，２の差を
とり、その差に応じてＶＣＭ３を調節する。この調節に
より、集束レンズと原盤の距離が一定となる位置に配置
される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、原盤が
集光レンズの光軸に対して角度θだけ傾いている場合に
問題が発生する。すなわち、図９（ａ）の光学系の模式
図と、図９（ｂ）の電気信号系のブロック図を用いて、
第２の従来例として説明する。図９（ａ）において、レ
ーザ発振器１からフォーカスサーボ用レーザ光を出力
し、ＶＣＭ３に維持された集光レンズ２で集光して、デ
ィスク原盤に照射し、ディスク原盤に反射された反射光
は２分割センサ５に入力され、２分割センサ５で検出さ
れた電気信号は、信号処理装置７に入力されて、電気信
号に応じてＶＣＭ３を調節して、集光レンズの傾き角度
θを０とするようには調整できない。また、図９（ｂ）
では、２分割センサ上のスポットが正面に照射され、所
定の増幅率を有するアンプ１，２で各分割センサの出力
を入力増幅し、加算器１で両アンプ１，２の差をとる
が、本例の場合、その差がないので、ＶＣＭ３を調節し
て、集束レンズの光軸と原盤の傾きを補正することは不
可能である。

【０００８】また、従来の装置では、フォーカスサーボ
用レーザ光の２分割センサへの入射点が、集光レンズか
ら原盤表面までの距離と原盤表面の傾きの両方によって
変化し、原盤表面に傾きが生じた場合、集光レンズから
原盤表面までの距離を変えることによって、フォーカス
サーボ用レーザ光の光軸ズレを補正するため、集光レン
ズから原盤表面までの距離と、露光用レーザ光の焦点距
離の間の傾きが大きく、原盤表面で露光用レーザ光が集
光されないという問題点があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、色収差のある
集光レンズを用いた光ディスク原盤露光装置のスキュー
ビーム方式フォーカスサーボ回路およびフォーカスサー
ボ装置において、露光用レーザ光より所定量だけ長波長
で原盤を露光しないフォーカスサーボ用レーザ光を出射
するレーザ発振器と、露光用レーザ光、および、フォー
カスサーボ用レーザ光を集光する集光レンズと、前記集
光レンズを露光用レーザ光のフォーカス方向に移動させ
るＶＣＭ（ボイスコイルモータ）と、前記集光レンズか
ら所定の距離だけ離れて位置し、原盤表面で反射されて
前記集光レンズを再び透過したフォーカスサーボ用レー
ザ光を所定の割合で２本に分割するビームスプリッタ
と、前記ビームスプリッタから所定の距離だけ離れて位
置し、前記ビームスプリッタを透過したフォーカスサー
ボ用レーザ光が入射し、前記集光レンズから原盤表面ま
での距離のズレと原盤表面の傾きによって生じるフォー
カスサーボ用レーザ光の入射スポット位置ズレ量に比例
した電気信号を出力する第１の２分割センサと、前記ビ
ームスプリッタからの距離が前記第１の２分割センサよ
りも所定の距離だけ離れて位置し、前記ビームスプリッ
タで反射されたフォーカスサーボ用レーザ光が入射し、
前記第１の２分割センサでフォーカスサーボをかけたと
きに原盤表面の傾きによって生じるフォーカスサーボ用
レーザ光の入射スポット位置ズレ量に比例した電気信号
を出力する第２の２分割センサと、前記第１および第２
の２分割センサが出力した電気信号をそれぞれ個別な倍
率で増幅し、それぞれを合成した信号を前記ＶＣＭに供
給することによって、前記集光レンズから原盤表面まで
の距離と露光用レーザ光の焦点距離のズレを縮小するよ
うに前記集光レンズを移動させる信号処理装置を設けて
なることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、図面
を参照しつつ詳細に説明する。

【００１１】［第１の実施形態］ （本実施形態の構成）以下、図面に基づいて、本発明の
第１の実施形態の構成を説明する。図１（ａ）は、本発
明のフォーカスサーボ回路の概略的な光学配置を示す断
面図である。

【００１２】図１に示すフォーカスサーボ回路は、露光
用レーザ光より所定量だけ長波長で原盤を露光しないフ
ォーカスサーボ用レーザ光を出射するレーザ発振器１
と、露光用レーザ光、および、フォーカスサーボ用レー
ザ光を集光する集光レンズ２と、前記集光レンズ２を露
光用レーザ光のフォーカス方向に移動させるＶＣＭ（ボ
イスコイルモータ）３と、前記集光レンズ２から所定の
距離だけ離れて位置し、原盤表面で反射されて前記集光
レンズ２を再び透過したフォーカスサーボ用レーザ光を
所定の割合で２本に分割するビームスプリッタ４と、前
記ビームスプリッタ４から所定の距離だけ離れて位置
し、前記ビームスプリッタ４を透過したフォーカスサー
ボ用レーザ光が入射し、前記集光レンズ２から原盤表面
までの距離のズレと原盤表面の傾きによって生じるフォ
ーカスサーボ用レーザ光の入射スポット位置ズレ量に比
例した電気信号を出力する第１の２分割センサ５と、前
記ビームスプリッタ４からの距離が前記第１の２分割セ
ンサ５よりも所定の距離だけ離れて位置し、前記ビーム
スプリッタ４で反射されたフォーカスサーボ用レーザ光
が入射し、前記集光レンズ２から原盤表面までの距離の
ズレと原盤表面の傾きによって生じるフォーカスサーボ
用レーザ光の入射スポット位置ズレ量に比例した電気信
号を出力する第２の２分割センサ６と、前記第１の２分
割センサ５、および、前記第２の２分割センサ６が出力
した電気信号をそれぞれ個別な倍率で増幅し、それぞれ
を合成した信号を前記ＶＣＭ３に供給し、前記集光レン
ズ２から原盤表面までの距離と露光用レーザ光の焦点距
離のズレが縮小されるように前記集光レンズ２を移動さ
せる信号処理装置７とにより構成される。

【００１３】（本実施形態の動作の説明）以下、図面に
基づいて本発明の実施形態の動作を説明する。図１
（ａ）は、集光レンズ２から原盤表面までの距離が露光
用レーザ光の焦点距離ｚと等しく、かつ、露光用レーザ
光の光軸と原盤表面が垂直な状態を示しており、この場
合、原盤表面で反射されて集光レンズ２を再び透過した
フォーカスサーボ用レーザ光は、２分割センサ５、及び
２分割センサ６の中心に入射する。このとき信号処理装
置７からＶＣＭ３へ供給される信号Ｓは、図１（ｂ）に
示すように、２分割センサ５の＋側の出力信号をｍ₅、
−側をｎ₅、２分割センサ６の＋側の出力信号をｍ ₆、−
側をｎ₆とし、それぞれのアンプ１〜アンプ４の増幅度
の倍率をａ、ｂ、ｃ、ｄとすると、加算器１，２及び加
算器３の出力信号Ｓは、 Ｓ＝ａ×ｍ₅−ｂ×ｎ₅＋ｃ×ｍ₆−ｄ×ｎ₆ ……（１） で表される。また、信号処理装置７は、フォーカスサー
ボ用レーザ光の入射スポットが、２分割センサ５、およ
び、６の中心に位置し、かつ、集光レンズ２から原盤表
面までの距離が、露光用レーザ光の焦点距離ｚと等しい
ため、この状態で、出力信号Ｓは、 Ｓ＝０ ……（２） となるように、それぞれの信号の倍率ａ、ｂ、ｃ、ｄが
調整されている。

【００１４】つぎに、図２（ａ）には、図１の状態から
原盤表面が集光レンズ２からｘだけ離れた場合を示して
いる。このとき、２分割センサ５および６上のフォーカ
スサーボ用レーザ光の入射スポット位置は、フォーカス
サーボ用レーザ光が原盤表面で反射された後、図１の状
態と比較して、集光レンズ２の中心からより離れた位置
を透過するため、２分割センサ５および６上で＋方向に
ずれる。このとき、信号処理装置７によって処理され、
ＶＣＭ３に供給される信号Ｓは、図２（ｂ）に示すよう
に、 Ｓ＝ａ×ｍ₅−ｂ×ｎ₅＋ｃ×ｍ₆−ｄ×ｎ₆ ＞ ０ ……（３） となり、この信号を供給されたＶＣＭ３は集光レンズ２
を押し下げる。これに伴って、２分割センサ５および６
上のフォーカスサーボ用レーザ光のスポット位置は＋，
−の中心へ向かって移動し、最終的には図３（ａ）に示
すように、集光レンズ２から原盤表面までの距離の変化
ｘは、集光レンズ２の動作によって縮小されると共に、
図３（ｂ）に示すように、ＶＣＭ３に供給される信号Ｓ
が０になるため、ＶＣＭ３による集光レンズ２の押し下
げが停止する。

【００１５】また、図４（ａ）は、集光レンズ２から原
盤表面までの距離の変化がなく、原盤表面が−θ傾いた
場合を示している。原盤表面で反射されたフォーカスサ
ーボ用レーザ光は、−２θの角度ズレが生じているた
め、２分割センサ５および６上の入射スポット位置は、
−方向にずれる。この場合、信号処理装置７からＶＣＭ
３へ供給される信号Ｓは、図４（ｂ）に示すように、 Ｓ＝ａ×ｍ₅−ｂ×ｎ₅＋ｃ×ｍ₆−ｄ×ｎ₆ ＜ ０ ……（４） となり、ＶＣＭ３は集光レンズ２を引き上げる。これに
伴って、２分割センサ５および２分割センサ６上のフォ
ーカスサーボ用レーザ光の入射スポット位置は、＋，−
の中心へ向かって移動する。このとき、従来の装置では
２分割センサ５が出力する信号のみを使ってＶＣＭ３を
駆動する（図５（ａ）参照）ため、信号処理装置７から
ＶＣＭ３へ供給される信号Ｓ’は、図５（ｂ）に示すよ
うに、 Ｓ’＝ａ×ｍ₅−ｂ×ｎ₅＜０ ……（５） となり、ＶＣＭ３は、２分割センサ５上のフォーカスサ
ーボ用レーザ光の入射スポット位置が＋，−の中心にく
るまで集光レンズ２を引き上げるが、集光レンズ２から
原盤表面までの距離と露光用レーザ光の焦点距離との間
に大きな差ｙが生じる。

【００１６】しかしながら、本発明を用いた場合、２分
割センサ５および６の出力を合成した信号で、ＶＣＭ３
を駆動することによって、図５（ｂ）に示すように、２
分割センサ５上のフォーカスサーボ用レーザ光の入射ス
ポットが−側に、２分割センサ６上の入射スポット位置
が＋側にずれた状態で、式（２）を満たすため、ＶＣＭ
３は、図５（ａ）に示す状態で、集光レンズ２の引き上
げを停止する。これにより、原盤表面の傾きによって生
じる集光レンズから原盤表面までの距離と露光用レーザ
光の焦点距離との差ｙをｙ’に縮小することができる。

【００１７】［第２の実施形態］本発明の第２の実施形
態について、図面を参照しつつ説明する。

【００１８】図６に示したように、フォーカスサーボ用
レーザ光を出射するレーザ発振器１と集光レンズ２との
間に、１対のエキスパンダレンズを配置し、２分割セン
サ５および２分割センサ６上のフォーカスサーボ用レー
ザ光の入射スポット径を小さくしたことが特徴である。
入射スポット径を小さくすれば、例えば図２（ｂ）に示
す入射スポット径が小さくなり、信号処理装置７の出力
がわずかの中心位置で信号Ｓの感度が向上したことにな
り、正確なフォーカスサーボ回路の動作となり、原盤表
面の傾きによって生じる集光レンズから原盤表面までの
距離と、露光用レーザ光の焦点距離との差を高密度に補
正できる。

【００１９】［第３の実施形態］本発明の第３の実施形
態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態
は、図７に示したように、２分割センサ５および２分割
センサ６の出力信号のうち、必要な周波数の信号のみを
透過するフィルタ８，９を設け、信号処理装置７の前段
に配置したことを特徴とする。

【００２０】原盤表面は、該原盤に全く記録されていな
い場合は、一定の反射率で反射し、レーザー発振器１の
一定無変調出力に対する２分割センサ５および２分割セ
ンサ６への入射スポットも一定であるが、原盤に揺らぎ
があれば、その揺らぎに応じた低周波変調された成分が
２分割センサ５および２分割センサ６の信号出力に現れ
る。従って、この揺らぎ成分が信号処理装置７に入力さ
れ、その揺らぎに応じてＶＣＭ３を駆動すれば、原盤表
面の傾きによって生じる集光レンズから原盤表面までの
距離と、露光用レーザ光の焦点距離との差もこの揺らぎ
が生じて正確なフォーカスサーボさえできない。そこ
で、２分割センサ５および２分割センサ６の出力信号に
この揺らぎによる低周波信号を除去するフィルタ８，９
を設けることにより、集光レンズから原盤表面までの距
離と、露光用レーザ光の焦点距離との差も小さくでき、
傾き補正付きフォーカスサーボ回路の安定した制御がで
きる。

【００２１】また、上記は原盤の揺らぎについて説明し
たが、原盤にデータや映画等のメディアを記録した原盤
の場合、そのメディアの記録により、レーザ発振器１か
ら発したレーザが原盤により反射し、２分割センサ５お
よび２分割センサ６に入力した入射スポットにそのメデ
ィア成分が含まれる。このメディア成分をフィルタ８，
９で除去することにより、上述と同様に、集光レンズか
ら原盤表面までの距離と、露光用レーザ光の焦点距離と
の差も小さくでき、傾き補正付きフォーカスサーボ回路
の安定した制御ができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によるフォーカスサーボ回路によ
れば、色収差のある集光レンズ、および、スキュービー
ム法フォーカスサーボ光学系を用いた光ディスク原盤露
光装置において、集光レンズからの距離が違う位置に２
つの２分割センサを設け、双方の２分割センサが出力す
るフォーカスサーボ用レーザ光の入射スポット位置ズレ
量に比例した電気信号を用いてフォーカスサーボをかけ
ることによって、原盤表面の傾きによって生じる集光レ
ンズから原盤表面までの距離と露光用レーザ光の焦点距
離との差を縮小することができ、したがって、原盤表面
での露光用レーザ光のスポット径の変化を縮小すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態による光学系フォーカスサー
ボ回路図と信号処理のブロック図である。

【図２】本発明の実施形態による光学系フォーカスサー
ボ機構図と信号処理のブロック図である。

【図３】本発明の実施形態による光学系フォーカスサー
ボ機構図と信号処理のブロック図である。

【図４】本発明の実施形態による光学系フォーカスサー
ボ機構図と信号処理のブロック図である。

【図５】本発明の実施形態による光学系フォーカスサー
ボ機構図と信号処理のブロック図である。

【図６】本発明の実施形態による光学系フォーカスサー
ボ機構図である。

【図７】本発明の実施形態による光学系フォーカスサー
ボ機構図である。

【図８】従来例の光学系フォーカスサーボ機構図と信号
処理のブロック図である。

【図９】従来例の光学系フォーカスサーボ機構図と信号
処理のブロック図である。

【符号の説明】

１ レーザ発振器 ２ 集光レンズ ３ ＶＣＭ（ボイスコイルモータ） ４ ビームスプリッタ ５ ２分割センサ ６ ２分割センサ ７ 信号処理装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 集光レンズを用いた光ディスク原盤露光
   装置のフォーカスサーボ回路において、 露光用レーザ光より所定量だけ長波長で原盤を露光しな
   いフォーカスサーボ用レーザ光を出射するレーザ発振器
   と、 前記露光用レーザ光、および前記フォーカスサーボ用レ
   ーザ光を集光する集光レンズと、 前記集光レンズを前記露光用レーザ光のフォーカス方向
   に移動させるＶＣＭ（ボイスコイルモータ）と、 前記集光レンズから所定の距離だけ離れて位置し、原盤
   表面で反射されて前記集光レンズを再び透過したフォー
   カスサーボ用レーザ光を所定の割合で２本に分割するビ
   ームスプリッタと、 前記ビームスプリッタから所定の距離だけ離れて位置
   し、前記ビームスプリッタを透過したフォーカスサーボ
   用レーザ光が入射し、前記集光レンズから原盤表面まで
   の距離のズレと原盤表面の傾きによって生じるフォーカ
   スサーボ用レーザ光の入射スポット位置ズレ量に比例し
   た電気信号を出力する第１の２分割センサと、 前記ビームスプリッタからの距離が前記第１の２分割セ
   ンサよりも所定の距離だけ離れて位置し、前記ビームス
   プリッタで反射されたフォーカスサーボ用レーザ光が入
   射し、前記第１の２分割センサでフォーカスサーボをか
   けたときに原盤表面の傾きによって生じるフォーカスサ
   ーボ用レーザ光の入射スポット位置ズレ量に比例した電
   気信号を出力する第２の２分割センサと、 前記第１および第２の２分割センサが出力した電気信号
   をそれぞれ個別な倍率で増幅し、それぞれを合成した信
   号を前記ＶＣＭに供給することによって、前記集光レン
   ズから原盤表面までの距離と前記露光用レーザ光の焦点
   距離のズレを縮小するように前記集光レンズを移動させ
   る信号処理装置を設けてなることを特徴とするフォーカ
   スサーボ回路。
2. 【請求項２】 前記レーザ発振器と前記集光レンズの間
   に前記フォーカスサーボ用レーザ光を集束するエキスパ
   ンダレンズを設けたことを特徴とする請求項１に記載の
   フォーカスサーボ回路。
3. 【請求項３】 前記第１及び第２の２分割センサと前記
   信号処理装置間に所定帯域の電気信号を除去するフィル
   タを設けたことを特徴とする請求項１に記載のフォーカ
   スサーボ回路。
4. 【請求項４】 集光レンズを用いた光ディスク原盤露光
   装置のフォーカスサーボ装置において、 露光用レーザ光より所定量だけ長波長で原盤を露光しな
   いフォーカスサーボ用レーザ光を出射するレーザ発振器
   と、 前記露光用レーザ光、および前記フォーカスサーボ用レ
   ーザ光を集光する集光レンズと、 前記集光レンズを前記露光用レーザ光のフォーカス方向
   に移動させるＶＣＭ（ボイスコイルモータ）と、 前記集光レンズから所定の距離だけ離れて位置し、原盤
   表面で反射されて前記集光レンズを再び透過したフォー
   カスサーボ用レーザ光を所定の割合で２本に分割するビ
   ームスプリッタと、 前記ビームスプリッタから所定の距離だけ離れて位置
   し、前記ビームスプリッタを透過したフォーカスサーボ
   用レーザ光が入射し、前記フォーカスサーボ用レーザ光
   の入射スポット位置ズレ量に対応した電気信号を出力す
   る第１の２分割センサと、 前記ビームスプリッタからの距離が前記第１の２分割セ
   ンサよりも所定の距離だけ離れて位置し、前記ビームス
   プリッタで反射されたフォーカスサーボ用レーザ光が入
   射し、前記フォーカスサーボ用レーザ光の入射スポット
   位置ズレ量に対応した電気信号を出力する第２の２分割
   センサと、 前記第１および第２の２分割センサが出力した電気信号
   をそれぞれ個別な倍率で増幅し、それぞれを合成した信
   号を前記ＶＣＭに供給する信号処理装置を設けてなるこ
   とを特徴とするフォーカスサーボ装置。