JP2640529B2

JP2640529B2 - 光ディスクプレーヤ

Info

Publication number: JP2640529B2
Application number: JP1041417A
Authority: JP
Inventors: 潔立石
Original assignee: PAIONIA KK
Current assignee: PAIONIA KK
Priority date: 1989-02-21
Filing date: 1989-02-21
Publication date: 1997-08-13
Anticipated expiration: 2012-08-13
Also published as: JPH02220230A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、光学式情報記録ディスク（以下、単にディ
スクと称する）プレーヤに関し、特に光ディスクプレー
ヤのフォーカスサーボ装置に関する。

背景技術光ディスクプレーヤにおいては、ディスクの記録面上
に対物レンズによって収束せしめられた光ビームを照射
し、その反射光（若しくは透過光）を用いて記録情報の
読取りがなされるため、ディスク記録面上に常に正確に
光ビームを収束させる必要があり、よって対物レンズの
その光軸方向における位置制御をなすフォーカスサーボ
装置が不可欠である。

かかるサーボ装置においては、光ビームがディスクの
記録面上に正確に収束している場合の対物レンズと記録
面との距離をD₀とすると、その位置（合焦位置）に対物
レンズがある場合にはフォーカスエラー信号の信号レベ
ルは基準レベル（例えば、零レベル）となり、対物レン
ズと記録面との距離がD₀に対して大又は小となったとき
には、フォーカスエラー信号の信号レベルはその離間の
度合に応じて変化すると共に極性がそれぞれ異なった信
号として、記録面を経た光ビームに基づいて生成され
る。よって、対物レンズと記録面との離間距離に対する
フォーカスエラー信号の特性は、前記距離D₀を中心とす
るいわゆるＳ字カーブ特性となる。このフォーカスエラ
ー信号の信号レベルに応じて対物レンズをその光軸方向
に駆動するためのアクチュエータを制御することによ
り、対物レンズの記録面に対する上下動がなされてディ
スクの面反り等に対しても常に光ビームを記録面上に正
確に収束せしめることができるのである。

ところで、ディスクの面反りが大であったり、ディス
クに傷や気泡等の障害が存在すると、かかる部分の上を
光ビームが通過するとき、フォーカスエラー信号がＳ字
カーブ特性の引込み範囲外となるアウトフォーカスや反
射光量の低下等のエラーが発生することがある。このと
きに、フォーカスサーボの引込み範囲が狭いと対物レン
ズをディスク面の揺動に追従させることが出来ず、規定
の情報読取スポット径がディスク面上に形成されない状
態となって情報を読取ることの出来ない不具合が生じ
る。

発明の概要よって本発明の目的とするところは、フォーカスサー
ボ装置における引込み範囲を大とした光ディスクプレー
ヤを提供することである。

上記目的を達成するため、ピックアップの対物レンズ
を経た光ビームを情報記録ディスク上に読取スポットと
して収束せしめるとともに前記対物レンズの合焦位置か
らの離間距離を表わすフォーカスエラー信号を得て前記
対物レンズの光軸方向における位置決めをなすフォーカ
スサーボ装置と、前記読取スポットの前記情報記録ディ
スク上の目標トラックからの偏倚を表すトラッキングエ
ラー信号を得て前記読取スポットを前記目標トラックに
追従せしめるトラッキングサーボ装置とを含む光ディス
クプレーヤであって、前記フォーカスサーボ装置は、前
記対物レンズが合焦位置から所定離間距離範囲内に存在
しないことを検出してアウトフォーカス信号を発生する
アウトフォーカス検出手段と、前記アウトフォーカス信
号の発生時点における前記フォーカスエラー信号の極性
と同一極性で且つそのレベルより大である所定レベルの
補償エラー信号を発生する補償エラー信号発生手段と、
前記アウトフォーカス信号の存在時には前記補償エラー
信号を前記フォーカスエラー信号に優先して対物レンズ
駆動手段に供給する信号選択中継手段とを含み、前記ト
ラッキングサーボ装置は、情報読取用のビームスポット
を受光する第１光電変換素子の両側に設けられるもので
あって、一対のトラッキングエラー検出用のビームスポ
ットを受光する一対の第２光電変換素子を含み、前記一
対の第２光電変換素子から得られる光強度信号の差をも
って前記トラッキングエラー信号とするようになされ、
前記一対の第２光電変換素子は、前記対物レンズが合焦
位置からの前記所定離間距離範囲内から外れた時に前記
情報読取用のビームスポットを受光するように設けら
れ、前記アウトフォーカス検出手段は、前記一対の第２
光電変換素子から得られる光強度信号の和信号が前記対
物レンズの合焦位置における前記光強度信号の和信号の
レベル以上に設定した所定レベルを越えたとき前記アウ
トフォーカス信号を発生することを特徴とする。

実施例本発明においては、フォーカスサーボの引込み範囲を
拡大するため、例えばフォーカスエラー信号のＳ字カー
ブ特性の引込み範囲外の部分のレベルを増加せしめる構
成としている。以下、図面を参照しつつ本発明の第１実
施例について説明する。

第１図は、光ディスクプレーヤのフォーカスサーボ装
置を示しており、レーザビームを集束せしめることによ
って得られる３つのビームスポット、即ち、記録情報読
取用スポットS₁と、このスポットS₁のディスクとの相対
的移動に際してそれぞれ先行及び後続する一位のトラッ
キング情報検出用スポットS₂及びS₃とがピックアップ
（図示せず）からディスクの記録トラックＴに対して照
射される。これらビームスポットによるディスクからの
反射光はピックアップに内蔵された光電変換素子１〜３
に入射する。

光電変換素子１は各受光面が互いに直交する２本の直
線により４分割される如く配置されかつ互いに独立した
４つの受光エレメントによって構成されている。そし
て、受光面の中心に関して互いに対向するエレメント同
士の２つの出力和が加算器４及び５により得られる。両
出力和は減算器６に供給され、それ等の差出力がフォー
カスエラー信号となる。フォーカスエラー信号はサンプ
ルホールド回路９及びスポット回路10の一方入力端に供
給される。また、上記各出力和が加算器７に供給されて
両出力和の和が検出され、該検出出力がフォーカス和信
号となる。

一方、光電変換素子２及び３の各出力は、加算器８に
供給されて、両出力の和が検出され、この和信号がトラ
ッキング和信号となる。トラッキング和信号は、レベル
比較器11の比較入力端及びハイパスフィルタ（以下、HP
Fと称する）12に供給される。レベル比較器11は、トラ
ッキング和信号の振幅が比較基準電圧V_TH1を越えると高
レベル信号をアンドゲート13の一方入力端に供給する。
HPF12は、トラッキング和信号から低域成分を除去した
後、当該信号を位相調整回路14に供給する。位相調整回
路14は例えばローパスフィルタ（以下、LPFと称する）
により形成され、HPF12の出力をHPF12における信号の位
相変化分だけ補償してレベル比較器15の比較入力端に供
給する。レベル比較器15は、位相調整回路14の出力が比
較基準レベルV_TH2を越えると高レベル信号をサンプルホ
ールド回路９の保持動作端子及びアンドゲート13の他方
入力端子に供給する。HPF12、位相調整回路14及びレベ
ル比較器15はアウトフォーカス検出部30を構成する。

サンプルホールド回路９は、レベル比較器15の出力に
応じてフォーカスエラー信号の瞬時値を保持し、この保
持レベルの直流分を除去するためのコンデンサを介して
ゼロクロス検出器16に供給する。

ゼロクロス検出器16は、上記保持レベルが正のとき正
の電圧レベルV₁を、負のとき負の電圧レベル−V₁をレベ
ル選択回路17に選択せしめる。｜V₁｜は、例えばフォー
カスエラー信号のＳ字特性の振幅値と等しいかこれより
も大きい値に選定される。レベル選択回路17は、選択し
た電圧を信号選択回路10の他方入力端に供給する。

信号選択回路10は、アンドゲート13の出力が低レベル
のときフォーカスエラー信号を、高レベルのときレベル
選択回路17の出力をイコライザアンプ18に中継する。サ
ンプルホールド回路９、アンドゲート13、ゼロクロス検
出器16、レベル選択回路17及び信号選択回路10は波形変
換部21を構成する。

イコライザアンプ18は、信号選択回路10の出力に所定
位相補償を施した後、ドライバ19に供給する。ドライバ
19はイコライザアンプ18の出力をパワー増幅してフォー
カスアクチュエータの駆動コイル20に供給する。この駆
動コイル20は、ドライバ19を介して供給されるフォーカ
スエラー信号の極性及びレベルに応じた方向及び量だ
け、ピックアップに内蔵された対物レンズ（図示せず）
をその光軸方向に移動せしめる。なお、光ディスクプレ
ーヤにおいてはこの外にスピンドルサーボやトラッキン
グサーボが不可欠であり、周知のものが用いられてい
る。

次に、かかる構成のフォーカスサーボ装置におけるサ
ーボ引込み動作について第２図の波形図を参照しつつ説
明する。

まず、対物レンズをディスクの記録面に近接した位置
から離れる方向に移動した場合のフォーカスエラー信号
及びトラッキング和信号の出力レベルの変化を夫々第２
図（Ａ）及び（Ｂ）に示す。フォーカスエラー信号は合
焦位置においてＳ字特性のレベルが０となり、その前後
で離間距離に応じてレベルが正負対称的に変化してい
る。この部分がフォーカスサーボ動作を安定になす引込
み範囲となっている。更に、合焦位置D₀から離れると光
スポット径が大となって４分割された受光素子１全体を
照射し、エラー出力は０となる。一方、トラッキング和
信号は、フォーカスエラー信号にＳ字カーブ特性の生ず
る離間距離の前後で立ち上り、また立ち下がる山なりの
特性を示す。この山なりの特性はＳ字カーブ特性を挾ん
で２つのピークを呈する。このような特性を示す理由
は、合焦位置D₀においてはメインビームの光スポットが
最小径となっているのであるが、アウトフォーカスにな
るにつれて光スポット径が拡大して隣接する受光素子２
及び３にまで達するためと解される。比較的にレベルの
強いメインビームが受光素子２及び３を照射すると、こ
れにより両受光素子の出力レベルが増大してピーク特性
が生ずる。

第８図（Ａ）に、受光素子１と受光素子２及び３との
間隔を比較的に小とした場合のトラッキング和信号のレ
ベル特性を示す。第８図（Ｂ）に受光素子１と受光素子
２及び３との間隔を比較的に大とした場合のトラッキン
グレベル特性を示す。また、後述するフォーカス和信号
の離間距離に対するレベル特性を示す。なお、第８図
（Ａ）〜（Ｃ）においてＳ字特性のビークの極性が異な
るのは、ディスク面に対する離間方向が異なるためであ
る。

このように、対物レンズのディスク記録面からの離間
距離に応じてフォーカスエラー信号及びトラッキング和
信号は一定のレベル特性を呈する。

かかるトラッキング和信号の特性から、レベル比較器
11によってスレシホールド電圧V_TH1を越える部分を検出
し、フォーカスエラー信号のＳ字カーブ特性の存在する
離間距離範囲に対物レンズが存在することを判別するこ
とが出来る。

また、トラッキング和信号のピーク部分はＳ字カーブ
の引込み範囲の外側の部分に対応して発生しており、該
ピーク部分を利用すべくHPF12によって第２図（Ｄ）の
如くこれを抽出する。なお、第８図（Ａ）及び（Ｂ）か
ら判るように、受光素子２及び３の位置あるいは受光面
の形状等を選定することによりピーク特性を選定するこ
とが可能である。

HPF12による位相変化分を位相調整回路14によって第
２図（Ｅ）の如く補償する。位相補償されたHPF12の出
力のうちレベル比較器15によってスレシホールド電圧V
_TH2を越える部分を第２図（Ｆ）の如く検出してピーク
部分を判別する。

このレベル比較器15の出力は、対物レンズが合焦位置
D₀から所定離間距離範囲内に存在しないことを表わすア
ウトフォーカス信号としてサンプルホールド回路９及び
アンドゲート13に供給される。アウトフォーカス信号に
応じてサンブルホールド回路９がフォーカスエラー信号
のレベルをサンプリングすると、ゼロクロス検出器16
が、サンプリングされた瞬時値の極性を判別して、この
極性に応じた正または負の電圧V₁をレベル選択回路17に
選択させ、これを信号選択回路10に供給させる。

アンドゲート13は、レベル比較器11の出力の存在下に
おいて、アウトフォーカス信号が供給されると、フォー
カスエラー信号に優先してレベル選択回路17の出力をイ
コライザアンプ18に中継する。

従って、第２図（Ａ）の如き原フォーカスエラー信号
の離間距離特性は第２図（Ｇ）の如きアウトフォーカス
部分の振幅が増大した特性となる。かかるレベル補償さ
れたフォーカスエラー信号（以下補償フォーカスエラー
信号と称する）は原フォーカスエラー信号よりもフォー
カスサーボにおける引込み範囲が第２図（Ｇ）の如く拡
大し、フォーカスサーボのダイナミックレンジが大きく
なっている。このような補償フォーカスエラー信号がフ
ォーカス駆動系に供給されると、ディスク面の上下動の
広範囲に亘ってフォーカスサーボが追従する。また、デ
ィスクの傷等によって外乱が生じた場合にも、フォーカ
スサーボの強い引込み力によって合焦状態にすみやかに
戻るようになるので、従来の如く初期状態に対物レンズ
の位置を一旦戻して再度フォーカスサーボをロックさせ
る如き操縦が減少し、演奏の中断が減る。

次に、波形変換部21の他の構成例を第３図及び第４図
に示す。

第３図に示された構成例においては、アウトフォーカ
ス検出部30から供給される第５図（Ｂ）の如きアウトフ
ォーカス信号に応じてサンプルホールド回路９が第５図
（Ａ）の如くレベルの変動しているフォーカスエラー信
号の瞬時値をサンプルホールドし、その後レベルを保持
しているコンデンサの電荷を抵抗を介して徐々に放電す
る。このサンプルホールド回路９の第５図（Ｃ）の如き
減衰出力をアンプ91によってレベル増幅することにより
三角波状の出力が得られる。これを信号選択回路10によ
って選択すると第５図（Ｄ）の如きレベル補償された補
償フォーカスエラー信号が得られる。

第４図に示された構成例においては、フォーカスエラ
ー信号がアウトフォーカスとなるとき、サンプルホール
ド回路９がフォーカスエラー信号の瞬時値を保持し、こ
れを信号選択回路10が出力するようにしている。従っ
て、元のフォーカスエラー信号では、アウトフォーカス
によってレベルの低下する部分が第５図（Ｅ）の如く一
定値に維持されている。

上記実施例では、信号処理を波形変換部21によってハ
ードウェアで行なう構成とした場合について説明した
が、第６図に示すようなシグナルプロセッサを用いてソ
フトウェアで行なう構成とすることも可能である。

第６図に示された波形変換部において、フォーカスエ
ラー信号はサンプルホールド回路81でサンプリングさ
れ、A/D変換器82でディジタル化されて例えば８ビット
のデータとしてシグナルプロセッサ83に供給される。シ
グナルプロセッサ83はマイクロプロセッサ84によって制
御されることにより、フォーカスエラー信号に対する周
波数特性の補償をなすと共にイコライザ特性及びゲイン
の切換え制御等の処理を行なう。このシグナルプロセッ
サ83から出力される８ビットのデータはD/A変換器87で
アナログ化されてドライブ回路19の駆動入力となる。シ
グナルプロセッサ83からはサンプルホールド回路81に対
してサンプルタイミングパルスが、A/D変換器82に対し
てA/Dタイミングパルスが、D/A変換器87に対してはD/A
タイミングパルスがそれぞれ供給される。ROM86には所
定のデータが予め格納されている。RAM85には信号処理
過程で得られるデータが一時的に格納される。

次に、シグナルプロセッサ83を用いた場合のフォーカ
スエラー信号の波形変換処理についてへ第２図の波形図
を参照しつつ第７図のフローチャートに従って説明す
る。

まず、シグナルプロセッサ83は、マイクロプロセッサ
84からのフォーカスエラー信号処理指令に応じて本サブ
ルーチンに移行し、A/D変換器82の出力データFEを読取
る（ステップS1）。アウトフォーカス信号がマイクロプ
ロセッサ84を介して供給されているかどうかを判別す
る。また、より動作を確実にするためにはレベル比較器
11の出力が供給されているかも判別する（ステップS
2）。アウトフォーカス信号が供給されている場合に
は、データFEの値の正負を判別する（ステップS3）。デ
ータFEの値が正のときは、データFEの値を値V₁に置換す
る（ステップS4）。また、データFEの値が負のときはデ
ータFEの値を値−V₁に置換する（ステップS5）。データ
FEの値が０のときは、ステップS6に移行する（ステップ
S3）。アウトフォーカス信号が供給されない場合（ステ
ップS2）は、データFEの値はそのままである。次に、デ
ータFEは、イコライザ関数Ｆ＝ｆ（χ）従ってイコライ
ザ演算をなす演算処理ルーチンによってＦ＝ｆ（FE）な
るデータ処理がなされる（ステップS6）。処理された出
力データＦはD/A変換器87に供給される（ステップS
7）。かかるステップS1〜S7を繰り返してフォーカスエ
ラー信号の波形処理をなすと第２図（Ｇ）の如き補償フ
ォーカスエラー信号が得られる。

このように、本発明においてはフォーカスエラー信号
を原フォーカスエラー信号のＳ字特性の引込み範囲を拡
大するような波形変換処理をした後、フォーカス駆動系
に供給するようにしたので、フォーカスサーボ装置のダ
イナミックレンジが拡大している。

なお、アウトフォーカス検出部30及び波形変換部21各
々の回路構成については実施例に限られるものではなく
種々のものを選択し、組合せることができる。

発明の効果以上説明したように本発明の光ディスクプレーヤにお
いては、ピックアップの対物レンズが合焦位置から所定
離間距離範囲内にないとき、フォーカスサーボ装置にお
けるフォーカスエラー信号の振幅を本来の信号レベルよ
りも増加させ、フォーカスサーボループのダイナミック
レンジを拡大して強い引込み力を生ぜしめるようにした
ので引込み動作が素早く、ディスク面の上下動が比較的
に大きい場合であっても対物レンズが追従するので好ま
しい。更に、アウトフォーカス検出の手段として、情報
読取り用の第１光電変換素子の両隣に設けられたトラッ
キングエラー信号生成用の一対の第２光電変換素子を用
いるようにしたので、コストの低減につながり、また、
アウトフォーカス検出位置の調整を第１光電変換素子と
第２光電変換素子との距離を調整することによって簡単
に行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１実施例を示すブロック図、第２図は、第
１実施例の動作を説明するための信号波形図、第３図及
び第４図は波形変換部21の他の構成例を示すブロック
図、第５図は、第３図及び第４図に示された波形変換部
21の動作を説明するための信号波形図、第６図は、波形
変換部21をデジタル回路によって構成した例を示すブロ
ック図、第７図は、第６図のシグナルブロセッサの信号
処理動作を説明するためのフローチャート、第８図
（Ａ）〜（Ｃ）は、トラッキング和信号及びフォーカス
和信号の波形例を示す信号波形図である。主要部分の符号の説明 11,15……レベル比較器 21……波形変換部 30……アウトフォーカス検出部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ピックアップの対物レンズを経た光ビーム
を情報記録ディスク上に読取スポットとして収束せしめ
るとともに前記対物レンズの合焦位置からの離間距離を
表わすフォーカスエラー信号を得て前記対物レンズの光
軸方向における位置決めをなすフォーカスサーボ装置
と、前記読取スポットの前記情報記録ディスク上の目標
トラックからの偏倚を表すトラッキングエラー信号を得
て前記読取スポットを前記目標トラックに追従せしめる
トラッキングサーボ装置とを含む光ディスクプレーヤで
あって、前記フォーカスサーボ装置は、前記対物レンズが合焦位
置から所定離間距離範囲内に存在しないことを検出して
アウトフォーカス信号を発生するアウトフォーカス検出
手段と、前記アウトフォーカス信号の発生時点における
前記フォーカスエラー信号の極性と同一極性で且つその
レベルより大である所定レベルの補償エラー信号を発生
する補償エラー信号発生手段と、前記アウトフォーカス
信号の存在時には前記補償エラー信号を前記フォーカス
エラー信号に優先して対物レンズ駆動手段に供給する信
号選択中継手段とを含み、前記トラッキングサーボ装置は、情報読取用のビームス
ポットを受光する第１光電変換素子の両側に設けられる
ものであって、一対のトラッキングエラー検出用のビー
ムスポットを受光する一対の第２光電変換素子を含み、
前記一対の第２光電変換素子から得られる光強度信号の
差をもって前記トラッキングエラー信号とするようにな
され、前記一対の第２光電変換素子は、前記対物レンズが合焦
位置からの前記所定離間距離範囲内から外れた時に前記
情報読取用のビームスポットを受光するように設けら
れ、前記アウトフォーカス検出手段は、前記一対の第２光電
変換素子から得られる光強度信号の和信号が前記対物レ
ンズの合焦位置における前記光強度信号の和信号のレベ
ル以上に設定した所定レベルを越えたとき前記アウトフ
ォーカス信号を発生することを特徴とする光ディスクプ
レーヤ。
【請求項２】前記フォーカスサーボ装置は、受光面が直
交する２線によって４分割された前記第１光電変換素子
を含み、一方の対角位置同士にある受光面から得られる
強度信号の和と他方の対角位置同士にある受光面から得
られる強度信号の和との差をもって前記フォーカスエラ
ー信号とすることを特徴とする請求項１に記載の光ディ
スクプレーヤ。