JPS6052933A - 光デイスク装置のフオ−カスサ−ボ引込み装置 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は元ディスク装置のフォーカスサーボ引込み装置
に関するものである。更に詳しくは、本発明は、記録材
料を保護層で被覆して成る光ディスクに対して、対物レ
ンズをディスクの表面と略直交する方向に駆動する手段
と、対物レンズを介して光ビームをディスクに照射する
ための光源と、ディスクから出射してきた光ビームを受
光してフォーカス誤差信号を発生する回路と、フォーカ
ス誤差信号に応じて対物レンズの焦点を制御するサーボ
系とを備えた元ディスク装置において、サーボ系のサー
ボ引き込みを行なうサニボ引込み装置に関するものであ
る 〔従来技術の説明〕 従来、この種の装置におけるサーボ引込みの手法の一例
として特開昭５７−１５０１４８号公報に記載されてい
るものがある。この手法は、対物レンズを、その焦点位
置と回転する光ディスクの保護層面との距離を光分離し
た位置から、元ディスクに近づけ、けじめに元ディスク
の保護層面で焦点があった時点で発生する第１回目のパ
ルス信号を検出し、次に光ディスクの記録材料面で焦点
が合った時点で発生する第２回目のパルス信号を検出し
、第２回目のパルス信号を検出した時点でフォーカスサ
ーボをかけるようにしたものである。

しかしながら、この手法によるものけ、対物レンズを光
ディスクに向かって相当速い一定速度で近づける必要が
あること、対物レンズにブレーキをかけるための手段が
必要であることから、構成が複雑とｉる欠点がある。

〔本発明の目的〕

本発明は、従来技術におけるこれらの欠点を解決し、構
成が簡単で確実な動作を行なう光デイスク装置のフォー
カスサーボ引込み装置を提供しようとするものである。

〔発明の概要〕

本発明に係る装置は、対物レンズの焦点を、元ディスク
の保ＶＩＡ層内の所定位置に位置付け、この所定位置か
ら光ディスクの記録材料へ向けて移動することにより、
サーボ系のサーボ引き込みを行なりことを特徴どするも
のである。

〔実施例の説明〕

第１図は本発明が適用される光デイスク装置の一例を示
す構成概略図である。光ディスク１け、ターンテーブル
４に固定部材３によって固定され、スピンドルモータ５
によって定速度で回転する。

光学ピックアップを構成している対物レンズ１４は、レ
ンズホールダ７によって保持さｊｌ、オだ、レンズホー
ルダ７は、板バネ６ａ、６ｂを介して基材８に支持され
ている。レンズポールダ７には、コイル９が設けられて
おシ、このコイルに電流を流すことによって、対物レン
ズ１４を矢印ａ方向（上下方向）＆ｎ移動させる。なお
、永久磁石１゜とヨーク１１．１２は、コイル９に磁界
を与えるための磁気回路を構成している。対物レンズ１
４け、その中心とスピンドルモータ５の回転中心（元デ
ィスク１の中心に相当）の距離りの位置（最内周）でフ
ォーカスサーボ引き込みを行なう。

第２図は本発明に係る手法を説明するための説明図で、
元ディスク１の断面及び対物レンズ１４付近を拡大して
示す。

光ディスク１は、）しビームの熱によって記録が可能な
ビスマス（Ｂｉ）、アモルファス半導体、ビスマス化マ
ンガン（ＭｎＢｉ幕の記録材料２と、この記録月料を覆
う保護層２０で構成され、保護層２０の一方の表面１５
が、ターンテーブル４に接している。

本発明においては、フォーカスサーボ引き込み制御開始
時に、対物レンズ１４によって収束する光の合焦点１３
が、光ディスク１の保護層２ｏの内部に図示するように
位置している。ここでは、コイル９に電流を流していな
い状態（これを自然状態という）で、合焦点１３の位置
が、保腔層２゜の厚み方向の中央＜１＝−１ｔけ保護層
２０の厚さ）に位置するようにしである。この位置から
合焦点１６を記録材料２に向けて移動する。

次に第６図を参服しながら、合焦点１３の領域１３、光
ディスク保護層２０の表面１５の変動量ｔ１、記録材料
２の変動量ｔ２を具体的数値を使用してめてみる。

直径６００Ｍの元ディスクを想定すると、最外周で最大
±１ｍのフレがある。この場合、最内周（Ｌ＝５０■）
では、±０．３３　ｍのフレがある。

ターンテーブル４のフレによる変動量は±０．０１０前
後であシ、保護層２０の表面１５の変動置け、±０．３
４．ｍとなる。このため、Ｌｌは０．３４−以上となる
。

保護層２０の厚さｔは、１．２閣±０．１　ｍ　、厚さ
誤差±０．１ｇによって生じる対物レンズの焦点距離変
化は、略々±（１−−）ｘＯ，１０となり、ｎ＝１．５
（保護層２０の屈折率）とすると、±０．０３３＋ｍと
なる。

記録材料面の変動量は、元ディスクの７し量、ターンテ
ーブルのフレによる変動量、保護層２０の厚さの違いに
よる変動量の合計であって、±０．３７３唾となり、こ
れから、Ｌ２＝　０．３７３　ｖａｎ以上にとればよい
。

以上から、フォーカスサーボ引き込み制御開始時に、こ
の領域Ｌｓ＝　０．　’ｌ　８７　ｗｉに合焦点１３を
位置させる。

ここで、対物レンズ１４の先端部１６と理想的な元ディ
スク表面１５（ターンテーブルの表面）との距離Ｘの許
容量を△Ｘとすれば、−０，２２７咽〈Δｚ（［Ｊ、２
６＋ｗとなる。また、距離又は対物レンズ１４がコイル
９の磁界に応じて矢印ａ方向に移動できるいわゆる作動
距離（ワーキングデイスメンス）をＷＤとすると、ｗｎ
＋ｚｚ＜ｘ＜ＷＤ＋ｔ２＋Ｌｓと表わすことができる。

通常、作動距離はＷＤ≧１１１１ＩＩであるので、例え
ばＷＤ＝１−とすると、距離Ｘは１．３７３１１１１Ｉ
Ｉ＜Ｘ　＜　１．８６　ｗｎとなる。

従って光学ピックアップを、光デイスク保護層表面に接
触することなく容易に設置することができる。

第４図は、自然状態において、理想的な元ディスクの記
録材料面２に合焦点１３が位置するようにした場合を示
す。この場合、第２図と同様に対物レンズ１４の作動距
離を、ＷＤ＝１１１１１とする。

コイル９に通電することによって、４＝０．３７５−以
上、Ｌ、＋　Ｌ３＝　０．８６順以下の範囲内で対物レ
ンズ１４を記録材料面２から離した彼、フォーカスサー
ボ引き込み制御動作に入る。移動量は、コイル９に流す
電流の値によって制御する。

第５図は、本発明を実現するために使用される光学式ピ
ックアップの構成説明図である。レーザーダイオード（
以下ＬＤと略す）２１から出射された光束は、コリメー
タ２２によって平行光にされた後、プリズム２３によっ
て断面形状が円形のビームに整形される。これは、ＬＤ
の発光面が長円形であるためコリメータ２２を通過後の
平行光束も、その断面形状が長円形となっているためで
ある。円形ビームに整形された光束は、偏光ビームスプ
リッタ（以後ＰＢＳと略ｆ　）　２　Ａ　−ビームスブ
リツタ（以下ＢＳと略す）２５を通り、１７４波長板２
６に入射する。ここでｐＢｓｚａけ、直線偏光している
レーザー光が透過するように置かれている。１／４波長
板を通過した光束は円偏光となり、対物レンズ１４によ
って直径１〜２μｍの微少スポットとなシディスク１上
に結像する。ディスクからの反射光は再び対物レンズ１
４を通って平行光となシ１／４波長板２６を通過するが
、この光束は、ＬＤ２１から出射される光束と偏光方向
が９０°異なる直線偏光となっている。この光束の一部
はＢ５２５ＫＪ：つて反射されて、光電検出器２９に入
射し、Ｂ５２５を通過した光束は、ＰＢ３２４によって
全て反射されて集光レンズ３０に入射し、づらに、シリ
ンドリカルレンズ３１を経て光電検出器３２に入射する
。ここで、検出器２９けトラッキング誤差検出のために
使用され、検出器３２はフォーカス誤差検出及びディス
ク１に記録されている情報を再生するために使用される
。以下、その原理を説明する。

第６図及び第７図は、それぞれトラ７−？ング誤差検出
の原理及びトラッキング誤差検出回路を示したものでに
する。、ここに述べるファーフィールド法によってトラ
ツキ“ング誤差を検出するためには、ディスク１に突起
又は溝（情報トラック）１ａが、同心円状又は、らせん
状に作られていることが必要である。或いは、再生専用
のビデャ・ディスク、デイジタルオーテイオディスクな
どの様に、ピッ）・列であってもよい。第６図は、突起
した同心円状、或いはらせん状の情報トラックがあらか
じめ設けられている場合について描いたものである。

第６図で、２は反射率の高いディスク媒体（記録媒体）
、２０は透明な保護膜である。対物レンズ１ＡＫよって
ディスク１上に照射された元ビームはディスク媒体２で
反射され、再び対物レンズ１４を通って平行ブＣとなる
。突起１ａの高さが光路長で約２／８程度であるので、
対物レンズ１４０元軸上に、突起１ａがある場合（第６
図（ｂ））の平行光束の強度分布は、光軸付近では光の
干渉によって強度ｌが低下し、元軸から離れるに従って
強度ｌが大きくなっている。突起１ａが、対物レンズ１
４０光軸から左、又は右にずれた場合には、第６図（ａ
ｌ又は第６図（ｂ）の様に、光軸の右側又は左側で最大
となる様な強度分布を示す。従って、平行光束の部分に
２９ａ、２９ｂの２個のフォトダイオードから構成され
る２分割検出器２９を置き、その出力１２９ａ　、１２
９ｂを第７図（ａ）に示す様に差動増幅すれば、差動増
幅器１００からの出力１０１け、第７図（ｂ）に示す様
に対物レンズ１４０元軸とディスク上の突起１ａとのズ
レ量に応じて変化する信号が得られる。これがトラッキ
ング誤差信号となる。この信号は、第５図に示す２次元
駆動装置３４に加えられ、対物レンズ１４を含むピック
アップの全体又は一部をディスクの動径方向（ディスク
の半径方向すなわち第５図矢印３５方向）に動かすトラ
ッキング（矢印３６ｍ）のために使用される。

次に、フォーカス誤差検出及び、情報再生について、説
明する。第８図（ａｌは、第５図の集光レンズ３０及び
シリンドリカルレンズ３１で形成されるスポットの形状
を示すものである。ディスク１で反射され平行光となっ
て戻ってきた光束は、集光レンズ３０及びシリンドリカ
ルレンズ６１を通過後、紙面内では３７ａの様な、また
紙面に垂直な面内でけ３７ｂの様な焦点距離の異なる集
光性を持つ。そのため３７ａ、３７ｂ　、３７ｃの位置
では、それぞれ３８ａ、３８ｂ、３８ｃの様な像となる
。そこで、３６ｂの位置に、第８図（ｂ）に示す様な３
２ａ、３２ｂ、３２ｃ　、３２ｄの４個のフォトダイオ
ードよシ構成される４分割検出器３２を光軸に対して垂
直に置く。すると、対物レンズ１４とディスク１の距離
が合焦距離よシ短い場合には、第９図（ａｌの機力縦長
の形状の、対物レンズ１４とディスク１の距離が合焦距
離より長い場合には、第９図（ｃｌの様な横長の形状の
、又合焦している時は第９図（ｂｌに示す様な円形の光
束が検出器６２に入射する様に一／ｘる。３２ａ、３２
ｂ、３２ｃ、３２ｄがらの出力をそわ、ぞれ１３２ａ　
、１３２ｔ）＋　１３２ｃ。

１３２ｄとすると、 （１３２ａ　＋　１３２Ｃ）　−’　ｉ、ｂ　＋　１３
２ｄ　）　・”　−”・−（１）なる演算を行なえば、
第９図（ｄ）に示す様なフォーカス誤差に応じた信号（
フォーカス誤差信号）が得られる。第１０図は４分割検
出器３２からの出力信号を処理するための電気系を示す
。加算増幅器１０２け、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２
ｄからの出力信号の和をとるための増幅器であシ、その
出力１０３がディスク１に記録されている情報の再生信
号となる。また増幅器１０４け、前述した（１）式の演
算を行なうためのもので、その出力１０５け、第９図（
ｄ）に示す様々対物レンズ１４とディスク１の距離に応
じて変化するフォーカス誤差信号となる。この信号は２
次元駆動装置３４に加えられ、対物レンズ１４を含むピ
ックアップの全体−ｔたけ一部をディスク・１．に対し
て垂直な方向に動かしく第５図矢印３６ｂ）、フォーカ
シングするために使用される。

第１１図はサーボ引き込み回路の一例を示すブロック図
である。この回路は第４図の場合に適合するものである
。

増幅器１０２から得られる情報再生信号１０３と、増幅
器１０４から得られるフォーカス誤差信号１０５とは、
レベル判定回路４５に入力され、ここで両信号の大きさ
によって、対物レンズ１４の焦点がディスク１の記録材
料面に合致したか否かを検出し　合致したとき、合焦検
出出力を制御回路４２に出力する。スイッチ４０は、増
幅器１０４からのフォーカス誤差信号と、ランプ電圧発
生回路４１からのランプ信号とを選択し、この選択した
信号をドライバー回路４３に印加させる。

ドライバー回路４３け、コイル９に駆動電流を４え、対
物レンズ１４をフォーカス誤差信号又は、ランプ信号に
応じてディスク１の表面に直交する方向（第５図矢印３
６ｂ）に駆動する。制御回路４２け、図示しない再生開
始ボタン等の掃作により、再生開始信号が印加されると
、モータ５を回転させるとどもに、とのモータ５の回転
数信号を入力とし、スイッチ４０、ランプ電圧発生回路
４１を制御する。

以下、第１２圀（縦軸は電圧を、また横軸は時間をそれ
ぞれ示す）を０帰しながらサーボ引き込み回路の動作に
ついて説明する。

まず、制御回路Ａ２は、再生開始信号にニジモータ５を
回転させる。そして、モータ５の回転数が所定値に達し
た時刻も１で、スイッチ４０を接点す側に接続し、ラン
プ電圧をドライバー回路４６に印加させる１、ランプ電
圧は、第１２図（ａ）に示すように、時刻ｔ、から時刻
ｔ２まで、電圧が零電位から次第に低下し、その後、徐
々に増大する。このため、ドライバー回路４３によって
１駆動されるコイル９は、対物レンズ１４を、時刻ｔ、
まで下方に下げ（元ディスク１から離れる方向）、対物
レンズ１４の焦点を記録材料面から光ディスク１の保護
膜２０内であって、表面に近い位置（初期位置）擾で後
退させる。この状態では、対物レンズ１４ノ焦点は、前
ピンの状態となっている。時刻ｔ２では、対物レンズ１
４の前ピンの程度が大＠（なっており、フォーカス誤差
信号は、第１２図（ｂｌに示すように零となっている。

時刻１２以後は、ランプ電圧が次第に増大するので、対
物レンズ１４け、次第に上方（元ディスク１に近づく方
向）に移動し、対物レンズ１４の焦点は前ピンの状態が
次第に減少し、やがて、時刻ｔ３で記録材料（情報トラ
ック）２上に合致（合焦）する。その後、後ビン状態と
なシ、時間の経過とともに後ビンの程度が大きくなる。

このため、フォーカス誤差信号は、第１２図（ｂｌのｔ
２以後に示すように、時刻ｔ３で零となる所謂Ｓカーブ
特性で変化する。これに対［７て、増巾器１０２から得
られる情報再生信号は、第１２図（ｃｌに示すように、
時刻１．１では非合焦（前ピン）の状態であって零であ
シ、合焦となる時刻ｔ３の前後において略対称な台形状
に変化する。

レベル判定回路４５け、第１２図（ｃｌに示す情報再生
信号と、所定の基準レベルＶｒｅｆと比較し、情報再生
信号がＶｒｅｆを越えている期間内で、第１２図由）に
示すフォーカス誤差信号が零になる時点（時刻ｔ３）、
すなわち、合焦を検出し、合焦出力をこの時刻ｔ３で制
御回路４２に出力する。制御回路４２は、合焦出力が印
加されると、スイッチ４０を接点ａ側に切換え、時刻ｔ
３以後はフォーカス誤差信号がドライバー回路４３に印
加されて、このフォーカス誤差信号に応じて対物レンズ
１４が上下動し、合焦の状態となるようにフォーカスサ
ーボがかけられる。制御回路４２は再生終了ボタン等の
操作にニジ再生終了信号が印加されると、モータ５の回
転を停止するとともにスイッチ４０を接点ａ側に切換え
る。このとき制御回路４２けランプ電圧発生回路４１に
零電位の電圧を発生させる。そのため対物レンズは初期
位置に復帰する。

以後再生開始ボタンを操作するまでこの状態が続く１、
尚、本実施例を第２図示の考え方に適用するには、ラン
プ’ｌ、Ｅｒｉ零電位から増加させるのみ（低下させな
いで）でよい。

〔本発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、合焦点が元ディ
スクの保護層内部に位置する工うにしてフォーカスサー
ボ引き込み制御を開始するものであるから、保護層表面
にフォーカスサーボ≠Ｘ力）　ｄ＞ることを防止するた
めに必要な種々の回路、手段が不要となり、構成が簡単
で確実なフォーカスサーボ引き込み動作を行なわせるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される元ディスク装置の一例を示
す構成概略図、第２図は本発明の第１の考え方を説明す
るための説明図、第６図は光ディスクの要部断面図、第
４図は本発明の第２の考え方を説明するための説明図、
第５図は本発明を実現するために使用される光学式ピッ
クアップの構成説明図、第６図及び第７図はトラッキン
グ誤差検出の原理説明図、第８図〜第１０図はフォーカ
ス誤差検出と情報再生について説明するための説明図、
第１１図はサーボ引き込み回路の一例を示すブロック図
、第１２図はその動作波形図である。 １−・・光ディスク、２・・・記録材料、２ｏ・・・保
護層、１４・・・対物レンズ、４・・・ターンテーブル
、５・・°スピンドルモータ、９・・・コイル。 代理人　弁理士　木　村　三　朗 ７′６図 矛８図 ３ｇｏ−３８ｂ　３３Ｃ。 ７１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　記録材料を保護層で被覆して成る光ディスクに
   対して対物レンズを元ディスクの表面と略直交する方向
   に駆動する手段と、前記対物レンズを介して元ビームを
   前記元ディスクに照射するための光源と、前記光ディス
   クから出射して来た光ビームを受光してフォーカス誤差
   信号を発生する回路と、このフォーカス誤差信号に応じ
   て前記対物レンズの焦点を制御するサーボ系を備えた元
   ディスク装置において、 前記対物レンズの焦点を前記元ディスクの保護層内の所
   定位置に位置付け、この所定位置から元ディスクの記録
   材料へ向けて焦点を移動させることにニジ前記サーボ系
   のサーボ引き込みを行なうようにした元ディスク装置の
   フォーカスサーボ引込み装置。