JP2601035B2 - 光ピックアップの受光素子位置調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＤ（コンパクトディ
スク）などに対する情報の記録あるいは再生を行うため
の光ピックアップ（光ＰＵ）にかかり、特に、その受光
素子の入射光軸に対する位置調整を行う受光素子位置調
整装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】受光素子を持つ光ピックアップに対して
は、生産時において、受光素子が入射光軸の中心に位置
するように位置調整を行なう必要がある。従来このよう
な位置調整は、図６に示すように、光ディスク１０に対
して対物レンズ１２を矢印ＦＡのごとく上下動させるこ
とによって行われている。

【０００３】通常対物レンズ１２は、自重による自然降
下のため、光ディスク１０との合焦位置よりも下がった
実線で示す位置にある。従って、光ディスク１０からの
光ビームは受光素子上で良好に結像せず、位置調整に必
要な受光素子からの信号は全く得られない。そこで、矢
印ＦＡで示すように、同図にＷＡで示す合焦深度範囲を
対物レンズ１２が交差するように駆動する。すると、合
焦深度範囲ＷＡを対物レンズ１２が横切るときに（同図
破線位置参照）、光ビームが受光素子上に合焦すること
になり、調整用の信号が得られるようになる。

【０００４】図７には、この様子が示されている。対物
レンズ１２は、同図（Ａ）のグラフＧＡに示すように、
合焦深度範囲ＷＡを中心としたＷＢの範囲で駆動され
る。その駆動周波数は、たとえば数Ｈｚである。対物レ
ンズ１２が合焦深度範囲ＷＡを通過するときに、たとえ
ば同図（Ｂ）にグラフＧＢで示すような信号が受光素子
から得られる。

【０００５】受光素子は、たとえば図８に示すように構
成されている。同図において、４分割型の受光素子１４
は４分割された４分割受光面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを備えてお
り、駆動機構によって受光素子１４の４分割受光面Ａ，
Ｂ，Ｃ，ＤをＸ，Ｙ平面方向に位置調整できるようにな
っている。尚、以下の説明では４分割受光面Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄを素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと呼称する。 この際、素子
Ａ，Ｂは、各々抵抗Ｒ１０，Ｒ１２を介して演算増幅器
１６の非反転入力側に接続されており、素子Ｃ，Ｄは、
各々抵抗Ｒ１４，Ｒ１６を介して演算増幅器１６の反転
入力側に接続されている。また、素子Ｂ，Ｃは、各々抵
抗Ｒ１８，Ｒ２０を介して演算増幅器１８の非反転入力
側に接続されており、素子Ａ，Ｄは、各々抵抗Ｒ２２，
Ｒ２４を介して演算増幅器１８の反転入力側に接続され
ている。

【０００６】以上の各部のうち、抵抗Ｒ１０，Ｒ１２，
Ｒ１４，Ｒ１６及び演算増幅器１６によってＸ位置信号
演算回路が構成されており、抵抗Ｒ１８，Ｒ２０，Ｒ２
２，Ｒ２４及び演算増幅器１８によってＹ位置信号演算
回路が構成されている。演算増幅器１６からは、 Ｘ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ） によって表わされるＸ位置信号が出力され、演算増幅器
１８からは、 Ｙ＝（Ｂ＋Ｃ）−（Ａ＋Ｄ） によって表わされるＹ位置信号が出力されるようになっ
ている。

【０００７】次に、このような受光素子１４の位置調整
時の作用について説明する。上述したように、対物レン
ズ１２がちょうど合焦深度範囲ＷＡを通過する瞬間を考
える。このときに、受光素子１４がＸのプラス方向に位
置ずれしているとすると、光ビームは素子Ｃ，Ｄよりも
素子Ａ，Ｂに多く入射するようになる。このため、演算
増幅器１６の非反転入力側の信号レベルの方が他方の信
号レベルよりも大きくなり、演算増幅器１６からはプラ
スの位置信号が出力される。受光素子１４がＸのマイナ
ス方向に位置ずれしているときは、逆にマイナスの信号
が演算増幅器１６から出力される。

【０００８】従って、受光素子１４をＸ方向に移動させ
つつ、図６に示した対物レンズの駆動を行うと、図９に
示すグラフが得られる。このグラフから明らかなよう
に、光ビームが受光素子１４の中央に入射するときは、
演算増幅器１６の出力信号のレベルが激減するようにな
る。従って、その場合の減少点に受光素子１４の位置調
整を行えば、光ビームは受光素子１４の中心に良好に入
射することとなる。Ｙ方向についても同様である。

【０００９】具体的には、演算増幅器１６，１８から各
々出力されるＸ位置信号，Ｙ位置信号をオシロスコープ
（図示せず）のＸ軸及びＹ軸に各々入力し、波形観測に
よって受光素子１４の調整機構（ＸＹステ−ジ）を動か
すようにして位置調整が行われる。すなわち、図９に示
すように間欠的に発生するＸ又はＹの位置信号をオシロ
スコ−プで観測し、ＸＹ各信号の極性から調整する方向
を判断するとともに、中心位置における波形最小レベル
位置に受光素子１４を位置調整する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、以上のよう
な従来技術では、合焦深度範囲ＷＡでのみの信号出力と
なるので信号が急峻なパルスとなる。しかも、その発生
周期が、周波数ｆ₀（＝２０Ｈｚ前後）以降１２ｄＢ／
ｏｃｔで減衰するレンズ駆動特性のために長くなってし
まう。このため、特に中心位置付近での信号検出精度を
上げるためには、極めて複雑で高精度の回路装置を必要
とする。

【００１１】そこで、上述した手法による位置調整の後
にフォ−カスサ−ボをかけ、Ｘ（Ｙ）信号の直流成分が
０Ｖになる位置に受光素子１４を調整するようにして最
終的な位置設定が行われる。すなわち、受光素子１４の
位置調整は、対物レンズ１２の駆動によって得られる間
欠信号による仮調整と、フォ−カスサ−ボをかけた状態
での本調整とによって行われることになる。

【００１２】しかしながら、このような手法において
も、更に次のような不都合がある。 （１）合焦位置を得るために対物レンズ１２を駆動する
方式であるため、高い周波数による駆動を行うことがで
きず、オシロスコープの波形も観測しずらいものとな
る。 （２）対物レンズ１２の矢印ＦＡ方向の駆動は、そのボ
ビン駆動感度ばらつきや組立て位置ばらつきがあっても
良好に合焦深度範囲ＷＡを通過する必要性から、合焦深
度範囲ＷＡの数倍の範囲を対物レンズ１４の駆動範囲Ｗ
Ｂとする必要がある。このため、対物レンズ１２の駆動
に相当の負担がかかるようになる。

【００１３】（３）図９に示すように、受光素子が大き
く位置ずれしている場合の信号レベルは、極端に小さく
なってしまう。このため、ある程度中心付近に位置調整
が行われるまでは、調整すべき方向がオシロスコ−プ上
の信号波形では分からない。 （４）仮調整，本調整の２通りの調整作業が必要とな
り、調整装置が複雑になるとともに調整時間も長くかか
る。 （５）仮調整信号は、上述したようにクレストファクタ
の高い信号であり、高速自動調整には向かない信号であ
る。

【００１４】本発明は、この点に着したもので、短時間
で簡便に精度よく受光素子の位置調整を行うことができ
る自動化に好適な光ピックアップの受光素子位置調整装
置を提供することを、その目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段と作用】本発明は、光ピッ
クアップから出力された光ビ−ムを光ディスクに照射
し、この光ディスクで反射された前記光ビ−ムを受光す
る４分割型の受光素子を前記光ピックアップに備え、且
つ、前記光ビ−ムを前記受光素子の４分割受光面のうち
で各４分割受光面が平面的に交差した略中央部で受光す
るように該４分割受光面をＸＹ平面方向に位置調整を行
なう光ピックアップの受光素子位置調整装置であって、
前記光ディスクを強制的に傾けて支持しながら通常の回
転よりも高速に回転させ、且つ、前記光ディスクを前記
光ピックアップの合焦位置を含む範囲内で前記光ビ−ム
の光軸方向に変位させる変位手段と、前記変位手段によ
って前記光ディスクが前記光ビ−ムの光軸方向に変位し
たときに、前記受光素子の４分割受光面から夫々出力さ
れる出力信号に基づいて、前記受光素子の４分割受光面
の略中央部に対してＸＹ平面方向へのズレ位置情報を得
る演算手段と、前記演算手段から出力されたズレ位置情
報に基づいて、前記光ビ−ムを前記受光素子の４分割受
光面の略中央部で受光するように該４分割受光面をＸＹ
平面方向に位置調整を行なうＸＹ方向駆動機構とを備え
たことを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明によれば、光ディスクから反射された光
ビ−ムを受光素子の４分割受光面のうちで４分割受光面
が平面的に交差した略中央部で受光するように４分割受
光面をＸＹ平面方向に位置調整を行なう際、光ディスク
を強制的に傾けて支持しながら通常の回転よりも高速に
回転させ、且つ、光ディスクを光ピックアップの合焦位
置を含む範囲内で光ビ−ムの光軸方向に変位させ、この
ときの受光素子の４分割受光面からの各出力信号は光デ
ィスク又は光ディスク相当部材の位置に応じて変化する
ので、その変化から受光素子の４分割受光面の略中央部
に対してＸＹ平面方向へのズレ位置情報を得ることがで
き、このズレ位置情報に基づいて光ビ−ムを４分割受光
素子の４分割受光面の略中央部で受光するように４分割
受光面をＸＹ平面方向に位置調整を行なっている。

【００１７】

【実施例】以下、本発明による光ピックアップの受光素
子位置調整装置の一実施例について、添付図面を参照し
ながら説明する。図２には、本実施例における光ディス
ク２０の配置状態が示されている。本実施例では、光デ
ィスク２０は所定の傾きがあらかじめ付与されて配置さ
れている。なお、同図（Ｂ）は、全体を示す同図（Ａ）
の側面図である。これらの図において、光ディスク２０
は、図中に線ＬＡで示す傾きのない状態からφの傾きを
持って配置されている。すなわち、右半分２０Ａの部分
は通常の位置より下側に傾斜しており、左半分２０Ｂの
部分は、通常の位置より上側に傾斜している。

【００１８】このような傾斜は、同図（Ｂ）に示すよう
に、略水平に配置されているタ−ンテ−ブル２０Ｃと光
ディスク２０との間に傾き用ピ−ス２０Ｄを挿入するこ
とによって形成されている。なお、光ディスク２０は、
かかるタ−ンテ−ブル２０Ｃにディスク押え２０Ｅで押
えられて、姿勢の保持が行なわれている。このような光
ディスク２０の傾きにより、受ピックアップと光ディス
ク２０との合焦距離がＷＣの範囲で変化するようにな
る。そして、この光ディスク２０の変動範囲ＷＣ内に合
焦深度範囲ＷＡが含まれるように調整される。すなわ
ち、本実施例では、対物レンズ１２のボビンを上下動さ
せる代わりに、光ディスク２０側の上下動が行われるよ
うになっている。

【００１９】また、光ピックアップ２２には、先に図８
に示した４分割型の受光素子１４を備えており、光ディ
スク２０から反射された光ビ−ムを受光素子１４の素子
（４分割受光面）Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうちで各素子Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄが平面的に交差した略中央部で受光するよう
に、受光素子１４の素子（４分割受光面）Ａ，Ｂ，Ｃ，
ＤをＸＹ平面方向に位置調整を行なうものである。次
に、以上のように傾き配置された光ディスク２０からの
光ビ−ムを検出する光ピックアップ２２の検出信号出力
側には、ＲＦレベル検出回路２４，Ｘ位置信号演算回路
２６，Ｙ位置信号演算回路２８の入力側が各々接続され
ている。これらのうち、ＲＦレベル検出回路２４の出力
側はそのまま制御回路３０の入力側に接続されている。
また、Ｘ，Ｙの位置信号演算回路２６，２８の出力側
は、位置検出回路３２，３４を各々介して制御回路３０
の入力側に接続されている。

【００２０】次に、制御回路３０のフォーカス信号出力
側には、フォーカス駆動回路３６の入力側が接続されて
おり、このフォーカス駆動回路３６の出力側は、光ピッ
クアップ２２のフォーカス駆動信号入力側に接続されて
いる。また、制御回路３０のＸ，Ｙに対する位置制御信
号出力側は、Ｘ，Ｙの位置制御アンプ３８，４０の入力
側に接続されている。これら位置制御アンプ３８，４０
の出力側は、受光素子１４をＸ，Ｙ方向に移動するため
の駆動機構４４に接続されている。なお、光ディスク２
０の回転駆動は、スピンドルモータ４２によって行われ
るようになっている。

【００２１】以上の各部のうち、Ｘ，Ｙの位置信号演算
回路２６，２８は、図８に示したように、入力抵抗と演
算増幅器によって構成されている。位置検出回路３２，
３４は、入力位置信号の状態からＸ，Ｙ方向の受光素子
位置を検出するためのものである。制御回路３０は、位
置検出回路３２，３４から入力された位置検出信号の極
性やレベルをＡ／Ｄ変換等を行って把握するとともに、
それに基づいて調整すべき位置方向を認識し、対応する
駆動信号をＸ，Ｙの位置制御アンプ３８，４０に与える
機能を有している。なお、Ｘ，Ｙの位置制御アンプ３
８，４０は、駆動機構４４を駆動するためのドライバア
ンプである。

【００２２】次に、フォーカス駆動回路３６は、制御回
路３０からの指示に基づいて光ピックアップ２２におけ
る概略の合焦位置までの対物レンズの駆動を行うための
ものである。また、ＲＦレベル検出回路２４は、光ピッ
クアップ２２のＲＦ出力信号レベルを検出するためのも
ので、この検出値に基づいて光ピックアップ２２が合焦
位置にあるかどうかが制御回路３０で判断されるように
なっている。更に、駆動機構４４は、光ピックアップ２
２の受光素子部をＸ，Ｙ方向に各々移動するためのもの
で、これによって光ディスク２０からの反射光ビームの
中心に受光素子中心が位置するように調整が行われるよ
うになっている。

【００２３】次に、以上のように構成された実施例の作
用について、図３乃至図５を参照しながら説明する。光
ディスク２０は、スピンドルモータ４２によって所望の
回転数で回転する。この回転は、ディスクが傾いた状態
で行われる。回転速度を上げることによって信号検出の
周期を短くし、検出精度を上げることができる。

【００２４】（１）合焦位置の概略位置制御 図６に示したように、光ピックアップ２２の対物レンズ
１２は、通常合焦深度範囲ＷＡからはずれた位置にあ
る。このため、合焦深度範囲ＷＡがディスク傾きによる
焦点変動範囲ＷＣの中に入るように対物レンズ１２を駆
動する必要がある。本実施例では、制御回路３０からの
指令に基づき、フォ−カス駆動回路３６によって対物レ
ンズ１２が徐々に駆動される。このときの光ピックアッ
プ２０の出力ＲＦ信号は、ＲＦレベル検出回路２４によ
って検出され、制御回路３０に供給される。そして、Ｒ
Ｆ信号の発生が制御回路３０において確認されると、対
物レンズ１２は概略の合焦位置にあるものと判断され
る。

【００２５】（２）受光素子の位置調整 次に、傾いた光ディスク２０が通常の回転速度より高速
で回転すると、図３（Ａ）に示すように、ディスク面が
合焦深度範囲ＷＡを所定の周期で横切るようになる。こ
のため、光ピックアップ２２の受光素子１４からは上述
したようにしてＲＦ信号が得られ、更に位置信号演算回
路２６，２８からは、たとえば同図（Ｂ）に示すような
Ｘ又はＹの位置信号が得られるようになる。なお、同図
は、Ｘ又はＹの＋側に受光素子１４が位置ずれしている
場合である。

【００２６】図５には、同一の受光素子の位置ずれ状態
における本実施例と従来例におけるＸ位置信号の測定例
が各々示されている。同図（Ａ）の本実施例と同図
（Ｂ）の従来例とを比較すれば明らかなように、本実施
例の方が検出周期が短く、検出レベルも高い。このた
め、受光素子１４の位置精度を充分満足できる精度で得
ることが可能となる。なお、Ｙ位置信号についても同様
である。

【００２７】これらＸ，Ｙの位置信号演算回路２６，２
８の出力信号は、各々位置検出回路３２，３４に供給さ
れる。位置検出回路３２，３４では、各入力信号に対し
て積分あるいはピークホールドなどの処理が行われ、こ
れによって図４に示す位置検出信号が得られるようにな
る。この位置検出信号は、受光素子１４が光ディスク２
０からの光ビームの中心位置となったときにゼロクロス
する信号である。

【００２８】この位置検出信号は、光源のレ−ザ出射パ
ワ−によってそのレベルが変動を受けることから絶対的
な受光素子１４の位置ズレ量を得ることはできない。し
かし、光ビームに対する中心位置はそれに影響されるこ
となく不変であり、上述したようにゼロクロス点が相当
する。このような位置検出信号は、制御回路３０に入力
される。制御回路３０では、入力された位置検出信号に
基づいてＸ，Ｙの位置制御アンプ３８，４０に各々駆動
信号が出力される。そして、これらの駆動信号に基づい
て、駆動機構４４における受光素子１４の位置調整が行
われる。

【００２９】詳述すると、ビーム中心ＰＣを含む中心領
域ＷＤまでは、位置検出信号の極性に従って受光素子１
４の位置調整が行われる。そして、中心領域ＷＤ内で
は、位置検出信号の変化量が急峻になること及びその変
化極性に基づいて駆動機構４４の微少駆動が行われ、こ
のときの位置検出信号の変化結果を判断することで、調
整すべき方向や調整量が認識される。制御回路３０は、
その結果に基づいて再び駆動機構４４の駆動を行い、最
終的な受光素子１４の位置調整を行う。

【００３０】以上のように、本実施例によれば、対物レ
ンズの代わりに光ディスクが傾けて回転駆動される。そ
して、このときの変動範囲ＷＣが合焦深度範囲ＷＡ付近
となるように条件が設定される。このため、Ｘ，Ｙの位
置信号は、従来ほど急峻なパルス状態とはならずにゆる
やかとなる。また、光ディスクの回転速度を上げること
により、信号検出の周期を短くできる。従って、非常に
良好なレベルの大きい位置信号を得ることができるよう
になり、次のような効果が得られる。

【００３１】（１）複雑な信号処理を行う必要がなくな
るので、回路構成が簡略化される。 （２）受光素子の位置検出精度が飛躍的に向上する。こ
のため、従来のような本調整が不要となり、１つの調整
工程で作業を完結できる。 （３）受光素子からの位置信号の周期は、光ディスクを
通常の回転よりも高速に回転させることによるディスク
回転速度を変化させるだけで容易に設定できる。このた
め、その周期を短くして、計測時定数を短くでき、高速
計測，高速自動調整が可能となる。 （４）従来の対物レンズボビン駆動方式と比較して、デ
ィスク傾きによって焦点変動範囲の設定を極めて容易に
行うことができ、光ピックアップ側の組立て寸法バラツ
キやボビン駆動感度バラツキに支配されない常に安定し
た合焦位置変動を得ることができる。

【００３２】なお、本発明は、何ら上記実施例に限定さ
れるものではなく、たとえば次のようなものも含まれ
る。 （１）中心領域ＷＤ（図４参照）においては、域内にお
ける受光素子のＲＦ信号レベル変化が少ないことから、
光ディスクに対するレ−ザ出射パワ−をそのＲＦレベル
値に応じて制御するようにしてもよい。 （２）上記実施例では、光ディスクを傾斜させるように
したが、光ディスクを上下方向に振動させるようにして
もよい。この場合には、光ディスクの代わりに、ディス
ク片又は反射鏡を振動させるようにしても、同様の効果
が得られる。

【００３３】（３）上記実施例では、Ｘ，Ｙの位置信号
から受光素子の位置情報を得たが、ＲＦ信号レベルの位
置変化特性を併用するようにしてもよい。 （４）また、上記実施例では、Ｘ，Ｙの位置制御アンプ
とＸＹ方向の駆動機構を設けて自動で受光素子の位置調
整を行うようにしたが、位置検出結果に基づいて手動で
受光素子を駆動する手動用調整装置として構成するよう
にしてもよい。 （５）その他、回路構成は、同様の作用を奏するように
種々設計変更可能であり、それらのものも本発明に含ま
れる。たとえば、マイクロコンピュータなどを利用して
ソフト的に行うこともできる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる光
ピックアップの受光素子位置調整装置によれば、光ディ
スクから反射された光ビ−ムを受光素子の４分割受光面
のうちで４分割受光面が平面的に交差した略中央部で受
光するように４分割受光面をＸＹ平面方向に位置調整を
行なう際、光ディスクを強制的に傾けて支持しながら通
常の回転よりも高速に回転させ、且つ、光ディスクを光
ピックアップの合焦位置を含む範囲内で光ビ−ムの光軸
方向に変位させ、このときの受光素子の４分割受光面か
らの各出力信号は光ディスク又は光ディスク相当部材の
位置に応じて変化するので、その変化から受光素子の４
分割受光面の略中央部に対してＸＹ平面方向へのズレ位
置情報を得ることができ、このズレ位置情報に基づいて
光ビ−ムを４分割受光素子の４分割受光面の略中央部で
受光するように４分割受光面をＸＹ平面方向に位置調整
を行なっているので、短時間で簡便に精度よく受光素子
の位置調整を行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光ピックアップの受光素子位置調
整装置の一実施例を示す構成図である。

【図２】前記実施例における光ディスクの配置を示す説
明図である。

【図３】前記実施例における作用を示すタイムチャート
である。

【図４】前記実施例における作用を示す信号波形図であ
る。

【図５】本実施例及び従来例の位置信号波形図である。

【図６】従来技術を示す説明図である。

【図７】前記従来技術の作用を示す説明図である。

【図８】受光素子の一例を示す説明図である。

【図９】前記受光素子における位置信号を示す波形図で
ある。

【符号の説明】

１４…受光素子 １６，１８…演算増幅器 ２０…光ディスク（光射出手段） ２２…光ピックアップ ２４…ＲＦレベル検出回路 ２６…Ｘ位置信号演算回路（演算手段） ２８…Ｙ位置信号演算回路（演算手段） ３０…制御回路 ３２，３４…位置検出回路（演算手段） ３６…フォーカス駆動回路 ３８…Ｘ位置制御アンプ ４０…Ｙ位置制御アンプ ４２…スピンドルモータ ４４…Ｘ，Ｙ方向駆動機構

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ピックアップから出力された光ビ−ム
   を光ディスクに照射し、この光ディスクで反射された前
   記光ビ−ムを受光する４分割型の受光素子を前記光ピッ
   クアップに備え、且つ、前記光ビ−ムを前記受光素子の
   ４分割受光面のうちで各４分割受光面が平面的に交差し
   た略中央部で受光するように該４分割受光面をＸＹ平面
   方向に位置調整を行なう光ピックアップの受光素子位置
   調整装置であって、 前記光ディスクを強制的に傾けて支持しながら通常の回
   転よりも高速に回転させ、且つ、前記光ディスクを前記
   光ピックアップの合焦位置を含む範囲内で前記光ビ−ム
   の光軸方向に変位させる変位手段と、 前記変位手段によって前記光ディスクが前記光ビ−ムの
   光軸方向に変位したときに、前記受光素子の４分割受光
   面から夫々出力される出力信号に基づいて、前記受光素
   子の４分割受光面の略中央部に対してＸＹ平面方向への
   ズレ位置情報を得る演算手段と、 前記演算手段から出力されたズレ位置情報に基づいて、
   前記光ビ−ムを前記受光素子の４分割受光面の略中央部
   で受光するように該４分割受光面をＸＹ平面方向に位置
   調整を行なうＸＹ方向駆動機構 と、 を備えたことを特徴とする光ピックアップの受光素子位
   置調整装置。