JPH05334687A - フォーカス引込み装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フォーカス引込み装置に於いて、光ディスク
とアクチュエータの対物レンズとの作動距離を小さくす
ることで、光学ピックアップ系を小型化する。 【構成】 光ディスク５０と対物レンズ５３間の作動距
離を小さく選択し、アクチュエータ５２の駆動コイル１
３に鋸歯状波信号発生回路６１から供給するフォーカス
サーチ信号Ｓ１を順次振幅が増大する様な信号にして供
給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフォーカス引込み（以下
フォーカスサーチと記す）装置に係わり、特にフォーカ
スサーチ駆動信号の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクプレーヤ等のフォーカスサー
チ装置は例えば、特開昭５４−１２８７０８号公報に開
示されている様に、フォーカスエラー信号が得られる範
囲でフォーカスサーボを行う様になされている。すなわ
ち図５に示すように、光ディスクプレーヤにおいては、
レーザ源の対物レンズから光ディスクまでの距離をｄと
おき、レーザ源から射出されたレーザ光束が光ディスク
面上で焦点を結ぶ距離ｄを距離ｄ₁ とおくと、距離ｄ₁
を中心にして対物レンズの位置が変位してフォーカスエ
ラーが生じた場合、例えば非点収差を利用した４分割フ
ォトディテクタを用いることにより、距離ｄ₁ を中心に
して変位量ｄ₁ −ｄに応じて正方向及び負方向に電圧が
変化する図５Ａに示す、Ｓ字特性のフォーカスエラー信
号Ｓ_ERを得ることができる。

【０００３】従って、このフォーカスエラー信号Ｓ_ERが
０Ｖになるように対物レンズの位置を駆動制御するフォ
ーカスサーボ回路を構成することにより、フォーカスエ
ラーを補正することができる。

【０００４】ところがフォーカスエラー信号Ｓ_ERにおい
ては、Ｓ字特性の信号特性であるため、距離ｄ₁ からの
変位量（すなわちフォーカスエラー量）がＳ字特性の正
側極大値および負側極大値間の範囲Ｄをこえるようにな
ると、フォーカスサーボ回路だけではフォーカスエラー
を補正することができない問題がある。

【０００５】実際上光ディスクプレーヤにおいては、フ
ォーカスサーボ回路で補正可能な変位の範囲Ｄは、距離
ｄ₁ を中心にして±数１０μｍ程度しかなく、例えば、
振動等が加わった後、光ディスクプレーヤを再スタート
させた場合等においては、フォーカスエラーを補正する
ことができないおそれがある。

【０００６】このため光ディスクプレーヤにおいては、
光ディスクからの反射光（すなわち光ディスクの光記録
情報を含んだ再生光）の光量を検出することにより、フ
ォーカスサーボ回路で補正することができない範囲のフ
ォーカスエラーを補正するようになされている。

【０００７】すなわち図５Ａに示すフォーカスエラー信
号Ｓ_ERに対応して図５Ｂに示す反射光の光量Ｉ_REは、距
離ｄ₁ の位置で極大値をとり、変位量ｄ₁ −ｄが大きく
なるとこれに伴って小さくなる。

【０００８】従ってフォーカスサーチ装置においては、
このことを利用して対物レンズの位置を駆動制御するこ
とより、大きなフォーカスエラーが生じた場合でも、こ
れを補正することができるようになされている。

【０００９】以下、図６にこの様な補正を行う装置を説
明する。図６で、１は全体としてフォーカスサーチ装置
を示し、図７Ａに示すように所定周期Ｔ１で立ち上がる
フォーカスサーチロック信号Ｓ_CKをベース抵抗２を介し
てトランジスタ３に与える。

【００１０】トランジスタ３は、正側電源ラインＬ１か
ら抵抗４を介して充電電流を受けるコンデンサ５をコレ
クタ及びエミッタ間に接続し、フォーカスサーチロック
信号Ｓ_CKに応じてオン動作及びオフ動作を繰り返すこと
により、コンデンサ５の充放電を制御して、抵抗４及び
コンデンサ５の接続点から抵抗４及びコンデンサ５の時
定数で決まる所定の変化率で信号レベルが変化する鋸歯
状波信号を出力する。

【００１１】トランジスタ７のエミッタ抵抗は直列抵抗
８及び９並びに抵抗１０との並列回路で構成されたレベ
ルシフト回路を構成し、ベースに入力された鋸歯状信号
を抵抗８及び９間から出力することにより、ほぼ０Ｖを
中心にして変化する図７Ｂに示す引込み駆動信号Ｓ１を
選択回路１１の固定接点ｃ→可動接片ａを介して演算増
幅回路１２に出力する。

【００１２】演算増幅回路１２は、フォーカスアクチュ
エータの駆動コイル１３にエミッタ出力を供給する駆動
用のトランジスタ１４及び１５に出力端を接続すると共
に、トランジスタ１４及び１５のエミッタ出力を分圧抵
抗１６及び１７を介して演算増幅回路１２の反転入力端
に帰還することにより、フォーカスアクチュエータの駆
動コイル１３に引込み駆動信号Ｓ１に応じた駆動信号を
供給するドライブアンプ１２、１４〜１７を構成する。

【００１３】フォーカスアクチュエータは、対物レンズ
を搭載し、駆動コイル１３の引込み駆動信号Ｓ１に応じ
て変位することにより、光ディスクのディスク面と対物
レンズ間の距離ｄが変位するようになれている。

【００１４】従って選択回路１１の可動接片ａを固定接
点ｃに切り換えて、引込み駆動信号Ｓ１を供給し続けた
場合、引込み駆動信号Ｓ１の信号レベルの変化に伴って
対物レンズは光ディスク面に近接及び光ディスク面から
離間する。

【００１５】これに対しコーパレータ２０では、光ディ
スクから得られる図６Ｃに示す再生ＲＦ信号Ｓ_RF（反射
光の光量検出信号）をコンパレータ２０の非反転入力端
子に供給すると共に、分圧抵抗２１及び２２から得られ
る基準分圧電圧Ｖ_D をコンパレータ２０の反転入力端子
に供給して、これら値を比較することにより、再生ＲＦ
信号Ｓ_RFの信号レベルが基準分圧電圧Ｖ_D より高くなっ
た図７Ｃの時点ｔ１（すなわち反射光の光量が所定値以
上になったとき）において、論理レベルが論理「Ｈ」に
立ち上がる図７Ｄに示す検出信号Ｓ２を出力する。

【００１６】従って検出信号Ｓ２の論理レベルが論理
「Ｈ」に立ち上がることにより、対物レンズの位置が変
位して反射光の光量が大きくなったことを検出すること
ができる。

【００１７】コンパレータ２０は、この検出信号Ｓ２を
ダイオード２３を介してＤ型フリップフロップ回路（以
下Ｄ−ＦＦと記す）２４のクリヤ端子ＣＲに供給する。

【００１８】又、Ｄ−ＦＦ２４のクロック端子ＣＫには
コンパレータ回路２５からの図７Ｅに示す、フォーカス
エラー信号Ｓ_ER1 が得られ期間Ｔ２の間、論理レベル
「Ｌ」に立ち下がる図６Ｆに示す検出信号Ｓ３が供給さ
れる。このコンパレータ２５の非反転入力端子は接地さ
れ、反転入力端子にはフォーカスエラー信号Ｓ_ER1 が供
給され、Ｄ−ＦＦ２４のＤ端子は電源ラインＬ₁ に接続
されている。

【００１９】切換回路１１の固定接点ｂにはフォーカス
エラーアンプ３０の出力端が接続されている。このフォ
ーカスエラーアンプ３０は位相補償型の演算増幅器３５
と位相補償回路で構成されている。

【００２０】即ち、フォーカスエラー信号Ｓ_ER1 は演算
増幅器２５の非反転入力端子に供給され、反転入力端子
は抵抗３１及びコンデンサ３２の直列回路と、抵抗３３
の並列回路を介して接地されると共に帰還抵抗３４によ
って位相補償が成され、フォーカスエラー信号Ｓ_ER1 は
位相補償されて選択回路１１のスイッチの固定接点ｂ及
び可動接片ａを介して駆動アップ１２に供給され、フォ
ーカスサーチが行なわれる。

【００２１】又、検出信号Ｓ２の論理レベルが論理
「Ｈ」の状態で検出信号Ｓ３の論理レベルが論理「Ｈ」
に立ち上がった時点ｔ２で、論理レベルが論理「Ｈ」に
立ち上がる図７Ｇに示す切換信号ＳＣ１を選択回路１１
に出力する。

【００２２】上述の構成で、始めは鋸歯状波発生回路を
構成するトランジスタ３及び抵抗４並びにコンデンサ５
からの図７Ｂに示すアクチュエータの引込み駆動信号Ｓ
Ｉは切換回路１１の固定接点ｃ→可動接片ａを介してフ
ォーカスアクチュエータ１３に供給されて、フォーカス
アクチュエータは揺動されている。

【００２３】選択回路１１は、切換信号ＳＣ１に応動し
て出力信号を引込み駆動信号Ｓ１からフォーカスエラー
アンプ３０の出力信号に切り換える。

【００２４】かくして時点ｔ２において、フォーカスエ
ラーが補正された状態を検出して、選択回路１１が切り
換えられることにより、フォーカスアクチュエータの引
込み駆動信号Ｓ１に基づく変位が停止制御される（以上
の動作をフォーカスサーチ動作と呼ぶ）。

【００２５】その結果時点ｔ２以後においては、フォー
カスエラー信号Ｓ_ER1 に応じてフォーカスアクチュエー
タが駆動制御されるフォーカスサーボループが形成さ
れ、斯くしてフォーカスエラーを確実に補正することが
できる。

【００２６】かくして振動等が加わってフォーカスサー
ボがはずれた場合等においても、すみやかにフォーカス
エラーを補正することができる。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】上述の如き従来構成に
よってフォーカスサーボ前のフォーカスサーチ動作を行
うことが出来る。

【００２８】今、図８でスピンドルモータ５１によって
回転される光ディスク５０下面に設けたアクチュエータ
５２の対物レンズ５３が光ディスク５０のピット列に対
しジャストフォーカスした時の光ディスク５０の下面と
対物レンズ５３までの距離をｄ₁ とした時に引込み駆動
信号Ｓ１は零クロス点７５にあり、引込み駆動信号Ｓ１
は鋸歯状波であるので、最低レベル位置７１の最低距離
ｄ_L から漸次レベルが増大する期間７２を経て零クロス
点７５でジャストフォーカスし、最大レベル位置７３の
最大距離ｄ_H に達し、次は漸次レベルが減少する期間７
４を経て最低レベル位置７１に達する様な動作波形信号
がアクチュエータ１３に供給されアクチュエータ５２は
揺動する。

【００２９】即ち引込み駆動信号Ｓ１は最低レベル位置
７１から最高レベル位置７３までの一定の振幅でフォー
カスサーチが行われる。

【００３０】一般に、この様な対物レンズ５３と光ディ
スク５０との図８での最低距離ｄ_Lである作動距離
（Ｗ．Ｄ）はＣＤ等では１．６ｍｍ程度に、記録可能な
光磁気ディスク（ＭＯ）等では１．０ｍｍ程度に選択さ
れている。

【００３１】このＷ．Ｄは光ディスクの厚みむら、駆動
時の姿勢差、フォーカスサーチ回路のむら、対物レンズ
のむら、対物レンズの取付誤差等のすべての誤差を勘案
して定められる。例えは図８に示す様に対物レンズ５３
が下側に来て光ディスク５０が上側に来る様な通常の用
い方の様に対物レンズ５３のレンズ面に重力が加えられ
ている状態から、駆動時の姿勢を横にして対物レンズの
レンズ面に垂直に重力が加わらない様な場合には最大距
離ｄ_H は当然変化するのでこれらのことも勘案してフォ
ーカスサーチ中に対物レンズ５３が光ディスク５０に対
接しない様にしなければならず、このＷ．Ｄを小さくす
ることが困難であった。

【００３２】この様にＷ．Ｄを所定の値より大きく選択
すると、ジャストフォーカス時の対物レンズ５３の光デ
ィスク５０までの焦点距離ｄ₁ は大きくなって対物レン
ズ５３の直径は大きくなり、アクチュエータも当然大き
くなり、光ピックアップ全体も大型化する等の問題があ
った。

【００３３】本発明は叙上の問題点を解消するために成
されたもので、その目的とするところは対物レンズの
Ｗ．Ｄを最小にすることが出来るので、対物レンズ５３
の直径を小さく出来て、光ピックアップ全体を小型化す
ることの出来るフォーカスサーチ装置を得ることが出来
る。

【００３４】

【課題を解決するための手段】本発明のフォーカスサー
チ装置はその例が図１に示されている様に引込み駆動信
号でフォーカスアクチュエータ５２に設けた対物レンズ
５３をディスク５０面に接離する様に駆動して成るフォ
ーカス引込み装置に於いて、フォーカス引込み駆動信号
Ｓ１を振幅が周期毎に漸次変化する駆動信号と成したも
のである。

【００３５】

【作用】本発明のフォーカスサーチ装置に依ると、フォ
ーカスサーチ信号、即ち引込み駆動信号Ｓ１が１周期毎
にその振幅が漸次増加する様に成されているために、光
ディスクの厚みむら、対物レンズの取付誤差等を考慮し
てＷ．Ｄを大きくとる必要がなくなるので対物レンズを
含め光学系を小型化することが出来るものが得られる。

【００３６】

【実施例】以下、本発明のフォーカスサーチ装置を図１
乃至図４によって説明する。

【００３７】図１は本発明のフォーカスサーチ装置の全
体的系統図、図２及び図４は波形説明図、図３は鋸歯状
波発生回路図である。

【００３８】図１で従来構成で説明したフォーカスサー
チ回路１との対応部分には同一符号を付して重複説明を
省略する。

【００３９】図１に於いて、光ディスク５０はスピンド
ルモータ５１で回転駆動される。光ディスク５０の下面
には光ピックアップが配設され、光ディスク５０の輻方
向に移動させるシークサーボや光学系５４中に組み込ま
れたフォーカスアクチュエータ５２を光ディスク５０の
下面に焦点合わせを行うフォーカスサーボ等が行われ
る。

【００４０】フォーカスアクチュエータ５２の上端面に
は光学系５４の最終出射レンズとなる対物レンズ５３が
設けられ、レーザダイオード等のレーザ源５５から放出
されたレーザビームは光学系５４を通して光ディスク５
０の下面に照射され、この際にフォーカスアクチュエー
タ５２の駆動コイル１３にドライブアンプ１２及び１４
〜１７（図５参照）を介してフォーカスサーボ信号又は
フォーカス引込み駆動信号Ｓ１が供給される様に成され
ている。

【００４１】フォーカスサーボ信号によって、フォーカ
スアクチュエータ５２は光ディスク５０上に設けられた
ピット上に焦点が合わせられる様に光ディスク５０と対
物レンズ５３の端面間の距離ｄが制御されて、上記した
様にジャストフォーカスの距離ｄ₁ と成される。

【００４２】光学ピックアップを構成する光学系５４中
にはレーザダイオード等のレーザ源５５を有すると共に
光ディスク５０のピットで反射した反射光を受光し、再
生ＲＦ信号及びフォーカスエラー信号Ｓ_ER1 を形成する
ための４分割フォトディテクタ５７等を有する。

【００４３】フォトディテクタ５７面を４分割してＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄとすると、これら４分割した各出力を加算回
路５８に供給すれば４分割面上に投射された反射ビーム
５７ａの受光量に応じた加算出力、即ち再生ＲＦ信号Ｓ
_RFが得られる。この再生ＲＦ信号Ｓ_RFはコンパレータ２
０に供給され、Ｄ−ＦＦ２４のクリア端子ＣＲに供給さ
れる。

【００４４】４分割のフォトディテクタ５７面を４分割
したＡ，Ｃの各出力を＋とし、Ｂ，Ｄの各出力を−とし
て加算回路５９に供給すれば減算が成され、この加算回
路５９の出力にはフォーカスエラー信号Ｓ_ER1 が出力さ
れる。

【００４５】このフォーカスエラー信号Ｓ_ER1 はコンパ
レータ２５の反転入力端子に供給され、検出信号Ｓ₃ と
して、Ｄ−ＦＦ２４のクロック端子ＣＫに図５と同様に
供給される。Ｄ−ＦＦ２４のＤ端子はＶ_CC源に接続さ
れ、Ｄ−ＦＦ２４のＱ出力の切換信号ＳＣ１はコンピュ
ータ或いはマイクロプロセッサ等の制御回路（以下ＣＰ
Ｕと記す）６０に供給される。

【００４６】加算回路５９から出力されるフォーカスエ
ラー信号Ｓ_ER1 はフォーカスエラーアンプ３０に供給さ
れる。図５では符号３０は位相補償回路も含んでいるが
図１では符号３１〜３３で示される位相補償回路３１〜
３３を別に示してある。この位相補償回路の出力は選択
回路１１の固定接点ｂに接続されている。

【００４７】選択回路１１の可動接片ａはドライブアン
プ１２及び１４〜１７の入力端に接続されて、ドライブ
アンプ１３の出力端は駆動コイル１３に接続され、この
駆動コイル１３の一端は接地されている。駆動コイル１
３に電流を流すことでフォーカスアクチュエータ５２は
上下に揺動する。

【００４８】選択回路１１の固定接点ｃはレベルシフト
回路８〜１０に接続され、レベルシフト回路８〜１０は
鋸歯状波信号発生回路６１に接続されている。鋸歯状波
信号発生回路６１にはフォーカスサーチクロック信号Ｓ
_CKが供給されて鋸歯状波を形成すると共にＣＰＵ６０と
の間でデータの授受が行なわれる。

【００４９】ＣＰＵ６０は選択回路１１の可動接片ａを
切換える制御信号Ｓ_SEC を出力する。

【００５０】上述の構成に於ける本例の動作を図２及び
図３を用いて説明する。

【００５１】図２に於いて本例では鋸歯状波信号発生回
路６１は図８に示す様に一定振幅の鋸歯状波を発振する
ものではなく、順次振幅の変化する鋸歯状波を発生させ
る様にする。好ましくは、所定期間振幅の変化をする鋸
歯状波を発生させた後に一定振幅の鋸歯状波を発生させ
る様な鋸歯状波発生回路６１とする。

【００５２】かくすればスピンドルモータ５１で回転駆
動される光ディスク５０と対向配置された対物レンズ５
３は図２で破線で示す位置から実線で示す位置まで矢印
Ａ，Ｂで示す様に上下に揺動する。

【００５３】この際にはアクチュエータ５２の駆動コイ
ル１３に供給するフォーカスサーチ信号Ｓ１は図２に示
す様に鋸歯状波の振幅が光ディスク６０から遠い方から
順次光ディスク５０に近ずく様な波形と成され、例えば
鋸歯状波波形６２で示す位置でフォーカスオンされる様
に構成することが出来る。

【００５４】この様にすると光ディスク５０の厚みむ
ら、ディスクの反り、焦点距離、フォーカスサーチ回
路、その他メカニズムの諸誤差を考慮してＷ．Ｄを充分
大きくとる必要がなくなる。

【００５５】その結果Ｗ．Ｄを小さくすることが可能と
なり、対物レンズの焦点距離を小さくすることが出来る
ため対物レンズ径を小さく出来、アクチュエータを含む
光学系のアパチャーが小さくなり、光学系を軽量小型に
出来るフォーカス引込み装置が得られる。

【００５６】上述の本例の鋸歯状波発生回路６１の構成
並びにその波形を図３及び図４によって説明する。

【００５７】図３はミラー積分鋸歯状波発生回路の系統
図を示すものであり、図４はその説明用波形図である。

【００５８】図３で６３はクロック発生器で図４Ａに示
す様に周期Ｔ₃ の一定のクロックパルス６３ａを出力す
る。

【００５９】このクロックパルス６３ａはカウンタ６４
でカウントされる。このカウンタ６４ではクロックパル
ス６３ａを例えば始めは２個カウントして出力し、次に
は３個カウントして出力し、更に次には４個カウントし
て出力する以後、５個カウントする毎に出力するカウン
タとし、このカウンタの出力波形を波形整形回路６５に
供給して、図４Ｂに示す、順次負パルスの周期がＴ₄ ，
Ｔ₅ ，Ｔ₆ ，Ｔ₇ ‥‥と変化するフォーカスサーチクロ
ック信号Ｓ_CKを得て、例えばミラー積分型鋸歯状波発生
器６１に供給する。

【００６０】ミラー積分型鋸歯状波発生器６１は位相が
反転する利得Ｇのオペアンプで入力インピーダンスは略
無限大で抵抗Ｒに比べて入出力インピーダンスが充分に
小さく選択すると入出力電圧の周波数特性は ｅ／Ｖｏ＝−Ｇ／１＋（１＋Ｇ）ＪωＣＲ となり、分母の第２項が１より充分大きければ積分特性
を示す。

【００６１】実際には、オペアンプＯＰを構成するトラ
ンジスタのベースはダイオード等を介してクランプさ
れ、充分に飽和していて、Ｔ₄ ，Ｔ₅ ，Ｔ₆ ，Ｔ₇ ‥‥
の負ゲートでダイオードが遮断されると、オペアンプＯ
Ｐのトランジスタのコレクタ電圧が上昇を始め、このト
ランジスタのコレクタに接続されたエミッタホロワトラ
ンジスタ等を介して、負帰還されるため、ミラー積分器
として動作し、図４Ｃのフォーカスサーチ信号Ｓ１に示
す様に直線的にコレクタ電圧が負ゲート帰還Ｔ₄，
Ｔ₅ ，Ｔ₆ ，Ｔ₇ ‥‥に対応して上昇し、負ゲートが去
るとオペアンプＯＰのトランジスタは急速に飽和し、順
次振幅の異なる上昇鋸歯状波が得られる。

【００６２】本発明のフォーカスサーチ装置は上述の様
に構成したので対物レンズのＷ．Ｄを最小にすることが
出来るので、対物レンズの直径を小さく出来て、光ピッ
クアップ全体を小型化することの出来るものが得られ
る。

【００６３】

【発明の効果】本発明によればフォーカスサーチ信号の
振幅を順次増大させる様に構成したので対物レンズと光
ディスクとの作動距離Ｗ．Ｄを小さくとることが可能と
なり、対物レンズの直径が小さく出来て、光ピックアッ
プの光学系を小さく軽量化したフォーカスサーチ装置が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフォーカスサーチ装置の一実施例を示
す全体的系統図である。

【図２】本発明のフォーカスサーチ装置の動作説明波形
図である。

【図３】本発明のフォーカスサーチ装置に用いられる鋸
歯状波発生回路図である。

【図４】図３の鋸歯状波発生回路の波形図である。

【図５】従来のＳ時特性曲線説明図である。

【図６】従来のフォーカスサーチ装置の回路図である。

【図７】従来のフォーカスサーチ装置の波形説明図であ
る。

【図８】従来のフォーカスサーチ装置の説明図である。

【符号の説明】

１１ 選択回路 ２４ Ｄ−ＦＦ ５０ 光ディスク ５２ アクチエータ ５３ 対物レンズ ５５ レーザ源 ６０ ＣＰＵ ６１ ミラー積分型鋸歯状波発生器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 引込み駆動信号でフォーカスアクチュエ
   ータに設けた対物レンズをディスク面に接離する様に駆
   動して成るフォーカス引込み装置に於いて、 上記フォーカス引込み駆動信号を振幅が周期毎に漸次変
   化する駆動信号と成したことを特徴とするフォーカス引
   込み装置。
2. 【請求項２】 前記フォーカス引込み駆動信号が周期毎
   に漸次振幅が増加する鋸歯状波信号であることを特徴と
   する請求項１記載のフォーカス引込み装置。