(57)【要約】【課題】  正確なフォーカス制御が行え、良好に情報の記録、再生が行えるフォーカス制御方法および光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】  最適バランス測定ステップ（Ｓ３）にて、フォーカスが最適となる場合に信号出力が０となるようなフォーカスエラー信号における、ＦＥＳバランスＡを測定して記憶する。そして、環境温度がＴ℃変化するごとに（Ｓ４）、ＦＥＳバランスＡを読み出して（Ｓ５）、ＦＥＳバランスＡとなるように利得ｋを更新する（Ｓ５）ことで、補正信号生成ステップにて、補正されたフォーカスエラー信号を生成する。このように補正されたフォーカスエラー信号によりフォーカス制御を行うことで、正確なフォーカス制御が行える。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクの反射光に基づいて生成されたフォーカスエラー信号によりフォーカス制御を行うフォーカス制御方法において、
フォーカスが最適となる場合に信号出力が０となるようなフォーカスエラー信号における、最大出力値ＦＥ＋と、最小出力値ＦＥ−との比を測定する最適バランス測定ステップと、
上記最適バランス測定ステップにて測定された比となるように補正されたフォーカスエラー信号を生成する補正信号生成ステップと、
上記補正されたフォーカスエラー信号によりフォーカス制御を行うフォーカス制御ステップと、を含むことを特徴とするフォーカス制御方法。
【請求項２】
光ディスクの反射光に基づいて生成されたフォーカスエラー信号によりフォーカス制御を行うフォーカス制御方法において、
フォーカスが最適となる場合に信号出力が０となるようなフォーカスエラー信号における、最大出力値をＦＥ＋、最小出力値をＦＥ−として、（ＦＥ＋−ＦＥ−）／（ＦＥ＋＋ＦＥ−）で表されるＦＥＳバランスを測定する最適バランス測定ステップと、
上記最適バランス測定ステップにて測定されたＦＥＳバランスとなるように補正されたフォーカスエラー信号を生成する補正信号生成ステップと、
上記補正されたフォーカスエラー信号によりフォーカス制御を行うフォーカス制御ステップと、を含むことを特徴とするフォーカス制御方法。
【請求項３】
上記補正信号生成ステップにおいて、フォーカスエラー信号が非点収差法により生成されることを特徴とする請求項１または２に記載の光ディスクのフォーカス制御方法。
【請求項４】
上記補正信号生成ステップにおいて、フォーカスエラー信号が、第１の受光素子からの出力信号と第２の受光素子からの出力信号との差により求められ、上記補正が、補正手段により第１または第２の受光素子の出力信号に補正係数を掛けることで行われることを特徴とする請求項３に記載のフォーカス制御方法。
【請求項５】
上記補正信号生成ステップにおいて、上記補正に用いる補正値を、所定のタイミングで更新することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のフォーカス制御方法。
【請求項６】
上記補正信号生成ステップにおいて、上記補正に用いる補正値を、環境温度が所定温度変化するごとに更新することを特徴とする請求項５に記載のフォーカス制御方法。
【請求項７】
上記補正信号生成ステップにおいて、上記補正に用いる補正値を、所定時間経過するごとに更新することを特徴とする請求項５に記載のフォーカス制御方法。
【請求項８】
上記最適バランス測定ステップが、光ピックアップ装置の作動直後に行われることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のフォーカス制御方法。
【請求項９】
フォーカスが最適となる場合に信号出力が０となるようなフォーカスエラー信号における、最大出力値ＦＥ＋と、最小出力値ＦＥ−との比を測定して記憶する最適バランス測定手段と、
上記最適バランス測定手段に記憶された比となるように補正されたフォーカスエラー信号を生成する補正信号生成手段と、
上記補正信号生成手段により生成されたフォーカスエラー信号によりフォーカス制御を行うフォーカス制御手段と、を備えていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォーカス制御方法および光ピックアップ装置に関し、特に環境温度の変化等により発生するフォーカスの誤差を短時間で補正して、正確にフォーカス制御するフォーカス制御方法および光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクに記録された情報を再生する際には、光源から発されたレーザー光を対物レンズにて集光して光ディスクに照射し、光ディスクからの反射光をフォトダイオードで受光することで、再生信号を生成している。このとき、信号を安定に読み出すには、レーザー光を光ディスクのピットに適切に集光しなければならず、そのために、レンズと光ディスクの信号面との距離を一定に保持する必要がある。そこで、従来から光ディスクを再生する装置には、図９に示すように、スピンドルモータ４６により回転する光ディスクＤの下面に配された対物レンズ４２をアクチュエーターにて上下させて、対物レンズ４２と光ディスクＤの信号面との距離を適正に保つ、フォーカスサーボ機構が備えられている。
【０００３】
フォーカスサーボ機構において、最適なレンズと光ディスクの信号面との距離を検出する方法としては、非点収差法が知られている。非点収差法とは、反射光を集光レンズ、シリンドリカルレンズに通して受光素子にて受光することで、光ディスクにおけるレーザー光のフォーカスのずれを、受光素子における反射光の形の変化として検知するものである。すなわち、対物レンズ４２と光ディスクＤの距離が適正であるときに、上記シリンドリカルレンズを通った反射光が真円となる位置にフォトダイオードの受光素子を配した場合、もし対物レンズ４２と光ディスクＤとの距離が適正位置からずれると、集光レンズとシリンドリカルレンズの作用により、ずれにしたがって、受光素子において集光された反射光の形が楕円に変化する。よって、上記反射光の形が真円となるように、対物レンズ４２の位置を補正することで、最適なレンズと光ディスクの信号面との距離を保つことができる。
【０００４】
ここで、対物レンズ４２と光ディスクＤの信号面との距離は、受光素子において集光された反射光の形に基づいて生成されたフォーカスエラー（ＦＥ）信号により調整される。より詳しくは、ＦＥ信号の出力が対物レンズ４２と光ディスクＤとの距離が適正位置である場合に０となるようにし、ＦＥ信号が０となるように対物レンズ４２を上下させることで、調整を行っている。ＦＥ信号は、図９のフォーカスエラー（ＦＥ）信号検出回路４６ａで検出され、位相補償ドライブアンプ４６ｂを介して、光ピックアップの対物レンズ４２のアクチェータコイルにフィドバックされ、このＦＥ信号により対物レンズ４２の位置調整が行われる。
【０００５】
ところが、上記のＦＥ信号が０となる位置は、対物レンズ２の適正なフォーカス位置からずれることがあるため、通常、ＦＥ信号にオフセット信号を付加して、最適なフォーカス状態が得られるようにしている。特許文献１には、このオフセット信号の記録層ごとの最適値をサーチして設定することが記載されている。
【０００６】
すなわち、特許文献１は、光ディスクを起動した後、オフセット値（すなわちフォーカスバイアス電圧）をステップ状に変化させ、トラッキングエラー信号またはＲＦ信号の振幅が最大となる、あるいはジッタが最小となるオフセット値を検索する。このオフセット値を光ディスクの所定の記録層に対する最適なオフセット値として設定し、再生する記録層に応じてオフセット値をフォーカスエラー信号に加算している。
【特許文献１】特開平９−７１９３号公報（１９９７年１月１０日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このフォーカスサーボ機構においては、上記非点収差法にてフォーカスエラー信号を生成するための受光素子は光ピックアップ装置の筐体に対して樹脂接着剤で固定されるのが一般的であるが、この接着剤は高温時に膨張、低温時には収縮する特性がある。したがって、受光素子の位置は光ディスクの作動中にも変化する。上記受光素子がＸ方向（ディスク面と平行方向）、Ｙ方向（ディスク面と垂直方向）にずれると、フォーカスオフセット（ＦＥ信号が０となる位置と対物レンズ２の適正位置とのずれ）が発生する。しかも、その変化は接着量のばらつきあるいは接着箇所によりそれぞれの装置で異なる。そこで、このフォーカスオフセットを補正するために、ＦＥ信号を補正することが必要となる。
【０００８】
しかしながら、この場合、特許文献１のようにオフセット値を変化させて、それぞれに対するジッタの変化等を複数回観測して、その中から最適なオフセット値を選んで設定する方法は、時間がかかってしまうという問題を有している。
【０００９】
すなわち、記録層ごとのフォーカスオフセットの違いは、ディスクＤの装着直後に記録層ごとにオフセット値を設定することで一度に調整できるが、経時的に変化するフォーカスオフセットに対して適用した場合は、例えば一定期間ごとに何度も最適なオフセット値を検索することが必要となり、サーチの時間が非常に長くなってしまうという問題が生じる。
【００１０】
さらに、ジッタを観測するためには既に記録されたデータ領域を再生する必要があるため、未記録ディスクに対してオフセット調整を行うことができないという課題もあった。
【００１１】
本発明は上記の課題を解消しようとするもので、短時間で正確にフォーカスオフセットを補正する光ディスクのフォーカス制御方法及び光ディスクのフォーカス制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るフォーカス制御方法は、上記課題を解決するために、光ディスクの反射光に基づいて生成されたフォーカスエラー信号によりフォーカス制御を行うフォーカス制御方法において、フォーカスが最適となる場合に信号出力が０となるようなフォーカスエラー信号における、最大出力値ＦＥ＋と、最小出力値ＦＥ−との比を測定する最適バランス測定ステップと、上記最適バランス測定ステップにて測定された比となるように補正されたフォーカスエラー信号を生成する補正信号生成ステップと、上記補正されたフォーカスエラー信号によりフォーカス制御を行うフォーカス制御ステップと、を含むことを特徴としている。
【００１３】
また、本発明に係るフォーカス制御方法は、光ディスクの反射光に基づいて生成されたフォーカスエラー信号によりフォーカス制御を行うフォーカス制御方法において、フォーカスが最適となる場合に信号出力が０となるようなフォーカスエラー信号における、最大出力値をＦＥ＋、最小出力値をＦＥ−として、（ＦＥ＋−ＦＥ−）／（ＦＥ＋＋ＦＥ−）で表されるＦＥＳバランスを測定する最適バランス測定ステップと、上記最適バランス測定ステップにて測定されたＦＥＳバランスとなるように補正されたフォーカスエラー信号を生成する補正信号生成ステップと、上記補正されたフォーカスエラー信号によりフォーカス制御を行うフォーカス制御ステップとを含むことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明に係るフォーカス制御方法は、上記補正信号生成ステップにおいて、フォーカスエラー信号が、非点収差法により生成されることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明に係るフォーカス制御方法は、上記補正信号生成ステップにおいて、フォーカスエラー信号が、第１の受光素子からの出力信号と第２の受光素子からの出力信号との差により求められ、上記補正が、補正手段により第１または第２の受光素子の出力信号に補正係数を掛けることで行われることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明に係るフォーカス制御方法は、上記補正信号生成ステップにおいて、上記補正に用いる補正値を、所定のタイミングで更新することを特徴としている。
【００１７】
また、本発明に係るフォーカス制御方法は、上記補正信号生成ステップにおいて、上記補正に用いる補正値を、環境温度が所定温度変化するごとに更新することを特徴としている。
【００１８】
また、本発明に係るフォーカス制御方法は、上記補正信号生成ステップにおいて、上記補正に用いる補正値を、所定時間経過するごとに更新することを特徴としている。
【００１９】
また、本発明に係るフォーカス制御方法は、上記最適バランス測定ステップが、光ピックアップ装置の作動直後に行われることを特徴としている。
【００２０】
本発明に係る光ピックアップ装置は、フォーカスが最適となる場合に信号出力が０となるようなフォーカスエラー信号における、最大出力値ＦＥ＋と、最小出力値ＦＥ−との比を測定して記憶する最適バランス測定手段と、上記最適バランス測定手段に記憶された比となるように補正されたフォーカスエラー信号を生成する補正信号生成手段と、上記補正信号生成手段により生成されたフォーカスエラー信号によりフォーカス制御を行うフォーカス制御手段と、を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るフォーカス制御方法は、以上のように、フォーカスが最適となる場合に信号出力が０となるようなフォーカスエラー信号における、最大出力値ＦＥ＋と、最小出力値ＦＥ−との比を測定する最適バランス測定ステップと、上記最適バランス測定ステップにて測定された比となるように補正されたフォーカスエラー信号を生成する補正信号生成ステップと、フォーカス制御ステップと、を含むので、短時間の補正で最適なフォーカスエラー信号のバランスが保たれ、正確なフォーカス制御ができる。
【００２２】
フォーカスエラー信号は、環境温度の変化等によるフォーカスエラー信号を発生するための受光素子の位置ずれを原因として、一度最適なフォーカスエラー信号を生成するような調整を行ったとしても、徐々にフォーカスエラー信号が０のときに適正なフォーカスとならなくなり、すなわちフォーカスオフセットが発生し、正確にフォーカス制御ができなくなっていく場合がある。本発明では、最適なフォーカスエラー信号における信号のバランスを、フォーカスエラー信号の最大出力値ＦＥ＋と、最小出力値ＦＥ−との比という形で最適値として数値化している。そして、フォーカスエラー信号における最大出力値ＦＥ＋と、最小出力値ＦＥ−との比を、この最適値に一致させる様に補正することで、短時間で簡単にフォーカスエラー信号の誤差を補正できる。
【００２３】
また、短時間で簡単にフォーカスエラーの信号の誤差を補正できるため、通常、光ディスク装着後一度しか行われないフォーカスエラー信号の補正を、任意のタイミングで周期的に行うことも可能となる。
【００２４】
本発明に係るフォーカス制御方法は、以上のように、フォーカスが最適となる場合に信号出力が０となるようなフォーカスエラー信号におけるＦＥＳバランスを測定する最適バランス測定ステップと、上記最適バランス測定ステップにて測定されたＦＥＳバランスとなるように補正されたフォーカスエラー信号を生成する補正信号生成ステップと、フォーカス制御ステップと、を含むので、短時間の補正で最適なフォーカスエラー信号のバランスが保たれ、正確なフォーカス制御ができる。
【００２５】
フォーカスエラー信号は、上記したように、一度最適なフォーカスエラー信号を生成するような補正を行ったとしても、徐々に正確でなくなっていく場合がある。本発明では、最適なフォーカスエラー信号における信号のバランスを、ＦＥＳバランスの最適値として数値化している。そして、ＦＥＳバランスを、この最適値に一致させる様に補正することで、短時間で簡単にフォーカスエラー信号の誤差を補正できる。
【００２６】
また、短時間で簡単にフォーカスエラーの信号の誤差を補正できるため、通常、光ディスク装着後一度しか行われないフォーカスエラー信号の補正を、任意のタイミングで周期的に行うことも可能となる。
【００２７】
本発明に係るフォーカス制御方法は、以上のように、上記補正信号生成ステップにおいて、フォーカスエラー信号が、非点収差法により生成されるので、良好にフォーカスエラー信号を生成でき、また、フォーカスエラー信号の補正もしやすい。
【００２８】
本発明に係るフォーカス制御方法は、以上のように、上記補正信号生成ステップにおける補正は、補正手段により第１または第２の受光素子の出力信号に補正係数を掛けることで行われるものである。このように、補正係数の数値を変更するだけで、簡単に最適なフォーカスエラー信号となるような補正を行うことができる。
【００２９】
本発明に係るフォーカス制御方法は、以上のように、上記補正信号生成ステップにおいて、上記補正に用いる補正値（例えば補正係数）を、所定タイミングで更新するので、補正に時間を掛けることなく効率的にフォーカスエラー信号の補正が行える。つまり、フォーカスエラー信号は、補正値によって補正された上で生成されるが、この補正値は一定期間同じ値が用いられて、所定のタイミングで更新されるので、更新時にかかる時間のみで、長期間適正なフォーカスエラー信号を保てる。
【００３０】
また、所定のタイミングで更新するとは、例えば、環境温度が所定温度変化するごとに更新することを意味する。フォーカスエラー信号の誤差は、特に環境温度の変化による受光素子の位置ずれを原因としているので、環境温度の変化に依存して誤差が生じると考えられる。したがって、環境温度が所定温度変化するごとにフォーカスエラー信号の生成時の補正値（例えば上記の補正係数）を、最適なものに更新することで、変化するフォーカスエラー信号の誤差に効果的に対応できる。また、このような周期的な補正値の変更は、本発明が短時間に最適な補正値を算出できるので、可能となる。
【００３１】
また、本発明に係るフォーカス制御方法は、上記補正に用いる補正値を、所定時間経過するごとに更新してもよい。この場合も、効率的にフォーカスエラー信号の補正を行うことができる。つまり、フォーカスエラー信号の誤差は、経時的に生じる受光素子の位置ずれを原因としているので、時間経過に依存して誤差が生じると考えられる。したがって、所定時間経過するごとにフォーカスエラー信号の生成時の補正値（例えば上記の補正係数）を、最適なものに更新することで、変化するフォーカスエラー信号の誤差に効果的に対応できる。また、このような周期的な補正値の変更は、本発明が短時間に最適な補正値を算出できるので、可能となる。
【００３２】
また、本発明に係るフォーカス制御方法は、以上のように、上記最適バランス測定ステップが、光ピックアップ装置の作動直後に行われるので、光ピックアップ装置が自身の熱源により昇温していることがなく、また、長時間連続使用されていないので、フォーカスエラー信号が一番正確に近い状態で生成される。したがって、このときに、最適なフォーカスエラー信号のバランスの基準値を測定することで、より最適な状態のフォーカスエラー信号のバランスを測定できる。
【００３３】
本発明に係る光ピックアップ装置は、フォーカスが最適となる場合に信号出力が０となるようなフォーカスエラー信号における、最大出力値ＦＥ＋と、最小出力値ＦＥ−との比を測定して記憶する最適バランス測定手段と、上記最適バランス測定手段に記憶された比となるように補正されたフォーカスエラー信号を生成する補正信号生成手段と、フォーカス制御手段と、を備えているため、最適なフォーカスエラー信号のバランスが保たれ、正確なフォーカス制御ができる。
【００３４】
フォーカスエラー信号は、上記したように、一度最適なフォーカスエラー信号を生成するような補正を行ったとしても、徐々に正確でなくなっていく場合がある。本発明では、最適なフォーカスエラー信号における信号のバランスを、フォーカスエラー信号の最大出力値ＦＥ＋と、最小出力値ＦＥ−との比という形で最適値として数値化している。そして、フォーカスエラー信号における最大出力値ＦＥ＋と、最小出力値ＦＥ−との比を、常にこの最適値に一致させる様に補正することで、短時間で簡単にフォーカスエラー信号の誤差を補正できる。
【００３５】
また、短時間で簡単にフォーカスエラーの信号の誤差を補正できるため、通常、光ディスク装着後一度しか行われないフォーカスエラー信号の補正を、任意のタイミングで周期的に行うことも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明の一実施形態について図１ないし図８に基づいて説明すると以下の通りである。
【００３７】
図１は本発明の光ピックアップ装置２０の一形態例を示すブロック図である。光ピックアップ装置２０は、スピンドルモータ６により所定の速度で回転される光ディスクＤに光を照射して、反射光を受光して、光ディスクＤの情報を再生するものである。光ピックアップ装置２０は、信号発生部３、サーボアンプ（補正信号生成手段、最適バランス測定手段）８、サーボプロセッサ９、フォーカスドライブ（フォーカス制御手段）１５、トラッキングドライブ１６、スピンドルドライバ１８、操作部１、システムコントローラ１０からなる。
【００３８】
信号生成部３は、レーザダイオードと、対物レンズ２と、フォトダイオードを有しており、光ディスクの反射光から信号を生成する。内蔵するレーザダイオードは、レーザー光を出射し、対物レンズ２を介して、光ディスクＤに照射するものであり、これにより光ディスクＤに情報を記録したり、光ディスクに記録された情報を読み出すものである。対物レンズ２は、レーザー光を光ディスクＤ上に集光させるものであり、また照射したレーザー光の光ディスクＤに対する反射光を再び対物レンズ２に通すことで平行光とするものである。また、フォトダイオードは以上のようにレーザダイオードから発され、対物レンズ２を通過し、光ディスクＤに反射し、再び対物レンズ２を通過した光を受光するものであり、この光の光量を信号に変換する。この信号は、光ディスクＤに記録された情報を再生するのに利用されるとともに、光ディスクＤに対する対物レンズ２の位置を調整する際にも利用される。
【００３９】
サーボアンプ８は、信号発生部３の出力する信号から、ＦＥ（フォーカスエラー）信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号を生成し、サーボプロセッサ９に出力している。ＦＥ信号の生成に関してはあとに詳しく説明する。サーボアンプ８は、また、スピンドルドライバ１８に、スピンドルモータ６の回転を制御する信号を送る。
【００４０】
サーボプロセッサ９は、ＦＥ信号に対して、所定の処理を施した後、フォーカスドライブ１５に供給し、また、トラッキングエラー信号に対して、所定の処理を施した後、トラッキングドライブ１６に供給する。フォーカスドライブ１５は、ＦＥ信号を受けて、対物レンズ２をフォーカス方向に駆動させる。また、トラッキングドライブ１６は、トラッキング信号を受けて、対物レンズ２をトラッキング方向に駆動する。
【００４１】
また、操作部１は使用者の指示を受け付け、システムプロセッサ１０に伝えるものである。システムプロセッサ１０は、操作部の指示を受けてシステム全体を制御するものであり、例えばサーボを制御する信号を生成し、バス等で連結されたサーボプロセッサ９に送る。
【００４２】
次に、図２を用いて信号生成部３とサーボアンプ８内の回路構成を説明する。
【００４３】
対物レンズ２を通過した反射光を、集光レンズ、シリンドリカルレンズに導き、対物レンズ２のピントが光ディスクＤのピットにあっている場合に、シリンドリカルレンズを通った反射光のスポット形が真円となる位置にフォトダイオード３１を配置する。これにより、光ディスクにおけるレーザー光のフォーカスがずれた場合には、フォトダイオード近傍の焦点がずれ、フォトダイオード３１上に集光されるの光のスポット形状が楕円となる。したがって、このフォトダイオードに集光される光が真円となるように補正することで、フォーカスのずれが修正できる。
【００４４】
フォトダイオード３１において集光された反射光のスポット形状の検出は、以下のように行われる。すなわち、フォトダイオード３１に反射光照射した場合に、図２に示されるように、フォトダイオード３１を照射光中心を通る２つの分割線で４分割し、４つのセル３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄとする。これにより、それぞれのセルにて受光した光量に基づいて、４つの信号が生成される。４つの電気信号は、サーボアンプ８に出力される。
【００４５】
ここで、図２に示されるように、フォトダイオード３１に真円のスポット形状にて光が照射された場合は、セル３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄに均等に光が照射されるため、４つの電気信号は同等となる。しかし、フォトダイオード４に楕円形のスポット形状にて照射された場合、セル３１Ａ，３１Ｄ（第１の受光素子）に照射域が多く、セル３１Ｂ，３１Ｃ（第２の受光素子）に照射域が少なくなるか、あるいは逆に、セル３１Ｂ，３１Ｃに照射域が多く、セル３１Ａ，３１Ｄに照射域が少なくなる。この性質を利用して、各セルの電気信号を検出することでスポット形状を検出できるのである。
【００４６】
次に、サーボアンプ８の回路構造について説明する。サーボアンプ８は、各セルの電気信号からフォーカスエラー、ＲＦ信号等を生成するものであり、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）８Ａ〜Ｄ、第１の加算アンプ８ｃ、第２の加算アンプ８ｄ、差動アンプ８ｆ、第３の加算アンプ８ｈ、利得可変アンプ（補正手段）８ｅ、ＬＰＦ８ｇ、ＬＰＦ８ｊ、最適バランス測定部８ｋからなる。は、サーボアンプ８では、フォトダイオード４のセル３１Ａに照射された光により生成された電気信号ａをＬＰＦ（ローパスフィルタ）８Ａにてノイズ抑制をして、第２加算アンプ８ｄに出力する。同様に、セル３１Ｂ〜３１Ｄに照射された光の電気信号も、ＬＰＦ８Ｂ〜Ｄにてノイズ抑制し、セル３１Ｂ、３１Ｃの信号（信号ｂ、ｃ）は第１加算アンプ８ｃに、セル３１Ｄの信号（信号ｄ）は第２加算アンプ８ｄにする。したがって、第１の加算アンプ８ｃでは信号ｂ＋ｃを、第２の加算アンプ８ｄでは信号ａ＋ｄを出力する。
【００４７】
差動アンプ８ｆは、利得可変アンプ８ｅを介した第２の加算アンプ８ｄの出力と、第１の加算アンプ８ｃの出力とが供給され、その差分を差動信号として出力する。ここで、利得可変アンプ（信号補正手段）８ｅは、後述するように定められた利得（補正係数）ｋをａ＋ｄの信号に掛けるものである。したがって、差動アンプ８ｆから出力される信号は、（ｂ＋ｃ）−ｋ（ａ＋ｄ）である。この信号は、ノイズ抑制用のＬＰＦ８ｇを介してＦＥ（フォーカスエラー）信号としてサーボアンプ８から出力される。そして、サーボプロセッサ９→フォーカスドライブ１５→光ピックアップ３のアクチェータコイル→サーボアンプ８のフォーカスサーボ閉系路に供給して、出力電圧が一定になる様な制御がなされる。
【００４８】
なお、ここで、上記したように、フォーカスが適切である場合は、フォトダイオード３１に照射される光の形状は真円となり、信号ａ〜ｄが同等となるので、ＦＥ信号は０となる。一方、焦点距離が近すぎたり、遠すぎたりした場合は、フォトダイオード３１に照射される光の形状は楕円となり、しかも、長径と短径との差が大きくなるにつれてセル３１Ｂ＋３１Ｃ上のスポット面積と、セル３１Ａ＋３１Ｄ上のスポット面積の差が大きくなるため、信号ｂ＋ｃと信号ａ＋ｄとに差が生じ、ＦＥ信号が０より離れていく。したがって、このＦＥ信号は、図３に示すように、横軸にフォーカス変位あるいはラジアル変位をとり、縦軸には夫々の変位に対するＦＥ信号電圧（Ｖ）をとった場合に、Ｓ字曲線を示す。すなわち、対物レンズが最適位置にある場合に出力電力が０となり、最適位置から離れるにしたがって一定値（最大値ＦＥ＋あるいは最小値ＦＥ−）まで出力電力が増加あるいは減少し、さらに離れると出力電力が０に近づくＳ字曲線を描く。このＳ字曲線は対物レンズ２をディスクＤからだんだん近づけていってＦＥ信号をプロットすることで計測できる。
【００４９】
このように生成されたＦＥ信号のうち、例えば光ピックアップ装置の電源をＯＮにした直後の、フォトダイオード３１の位置ずれが生じていないときに測定された、対物レンズ２が最適位置にある場合に出力電力が０となるＦＥ信号が、ローパスフィルタ８ｇから最適バランス測定部８ｋに提供され、基準値としてそのＳ字曲線のバランスを測定して記憶される。ここで、Ｓ字曲線のバランスは、フォーカスエラー信号における、最大出力値をＦＥ＋、最小出力値をＦＥ−として（ＦＥ＋  ―  ＦＥ−）／（ＦＥ＋  ＋  ＦＥ−）で表されるＦＥＳバランスである。しかし、Ｓ字曲線のバランスを示すパラメータであれば、これに限られるものではなく、ＦＥ＋とＦＥ−との比をバランスを示す数値としてもよい。
【００５０】
また、第３の加算アンプ８ｈには、上記第１及び第２の加算アンプ８ｃ，８ｄから出力された信号が供給され、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄの和信号を生成する。和信号は、ノイズ抑制用ＬＰＦ８ｊを介して出力され、ＲＦ信号として利用される。
【００５１】
次に、ＦＥ信号に対して利得加算アンプ８ｅにて加算される利得ｋについて説明する。
【００５２】
ＦＥ信号は、従来、利得可変アンプ８ｅの利得ｋをｋ＝１として算出される。このＦＥ信号は、上述したように、図３のようなＳ字曲線を描く。そして、このときの最大値ＦＥ＋と最小値ＦＥ−とは、加算すると０となるような値となる。また、通常、このＳ字曲線でＦＥ信号出力が０となる様な対物レンズ２の位置Ｐが良好なフォーカスができる最適位置Ｑとなる様に設計されている。
【００５３】
したがって、対物レンズ２の最適位置Ｑは、信号生成部３の対物レンズ２を光ディスクＤに対し遠くから近づけることにより得たＦＥ信号のＳ字曲線にて、ＦＥ信号の出力電力が０となる位置Ｐに決定されている。この位置Ｐは、ＦＥ信号の電気的なエラー中心となるＦＥ信号（すなわち、ＦＥ信号の出力電圧の最大値ＦＥ＋と最低値ＦＥ−との中間の出力電圧）を示す位置である点Ｒと一致している。
【００５４】
しかし、信号生成部３のフォトダイオード４の固定用の接着剤が環境温度の変化により膨張あるいは収縮すること等を原因として、フォトダイオード４の位置がシフトした場合、最適なフォーカスが得られる対物レンズの位置ＱがＰとずれてしまう。すなわち、対物レンズ２の最適位置Ｑと、ＦＥ信号の出力電圧が０となる位置Ｐとが必ずしも一致しなくなる。
【００５５】
ここでフォトダイオード３１がＸ方向（ディスク面と平行方向）、Ｙ方向（ディスク面と垂直方向）にずれた場合に発生するフォーカスオフセット量（ビーム集光位置とディスク面までの距離）を計算した結果を図４に示す。これによると、フォトダイオード３１がＸ方向およびＹ方向に５μｍ〜１０μｍ程度ずれると、０．１〜０．５μｍ程度フォーカスオフセットが発生している。よって、光ピックアップ装置の動作環境温度が変化することによるフォトダイオード３１の位置の変化が、フォーカスオフセットを発生させ得ることがわかる。
【００５６】
このフォーカスオフセットは、ＦＥ信号が描くＳ字曲線が図５（ａ）のように、Ｘ軸を中心として対称ではなくなることを原因としている。言い換えると、対物レンズ２がディスクＤに対して最適位置から離れる場合と、近づく場合とで、スポット形状の変化の仕方が異なるようになり、Ｓ字曲線の＋方向と−方向とで、振幅が異なるようになることを原因としている。このようなＳ字曲線のシフトにより、図５（ａ）においてＦＥ信号の出力電力が０となる位置Ｐが、ＦＥ信号の出力電圧の最大値ＦＥ＋と最低値ＦＥ−との中間の出力電圧（ＦＥ信号のエラー中心）を示す位置Ｒと異なる点を示すようになる。
【００５７】
そこで、位置Ｒと位置Ｐとを一致させるべく、図５（ｂ）のように、ＦＥ信号の出力電圧の最大値ＦＥ＋と最低値ＦＥ−との中間の出力電圧（位置ＲでのＦＥ信号出力）が０となるように、ＦＥ信号を補正することが必要となる。この補正を行うのが、利得ｋである。
【００５８】
例えば、図５（ａ）では、ｋ＝１のときにＦＥ−側の振幅がＦＥ＋側の振幅より小さくなっているので、ＦＥ＋＋ＦＥ−＝０となるように、図２の利得可変アンプ８ｅの利得可変ｋを変えればよく、例えばｋ＝１．２とすればＬＰＦ８ｇから得られるＦＥ信号（ｂ＋ｃ）−ｋ（ａ＋ｄ）＝（ｂ＋ｃ）−１．２（ａ＋ｄ）となって対物レンズ２を光ディスクＤに遠方から近接させたとき、図５（ｂ）の様なＳ字曲線を画くことになる。
【００５９】
利得可変ｋは、図５（ｂ）でのＦＥ信号の電気的エラーの中心におけるＦＥ信号が０となるように、すなわち、ＦＥ信号がゼロである点を中心としてプラス方向、マイナス方向への振幅が対称となるように設定すればよい。そのためには、最大値ＦＥ＋と最低値ＦＥ−との和が０になるようにすればよい。そして、このようにすれば、光学的にジッタが最小となる最適のフォーカス位置ＱをＦＥ信号が０となる位置とすることができ、この位置がＦＥ信号の電気的エラー中心Ｒとも一致することとなる。なお、このような補正を行わなかった場合のＦＥ信号（図５（ａ）のＦＥ信号）が０となる位置は図５（ｂ）ではＰ´の位置であり、Ｒとは異なる位置である。
【００６０】
ＦＥ信号の補正は、通常は、以上のように、最大値ＦＥ＋と最低値ＦＥ−との和が０になるように行えばよいが、装置によってはＦＥ＋＋ＦＥ−＝０となるＳ字曲線のＦＥ信号が最適なＦＥ信号（ＦＥ信号が０となるときの対物レンズ２の位置で、フォーカスが最適となる信号）ではないので、装置によって最適バランスを決定する必要がある。そこで、Ｓ字曲線のバランスがフォトダイオード４の位置がシフトする前と同じになるように補正することが好ましい。
【００６１】
ここで、Ｓ字曲線のバランスは、（ＦＥ＋  ―  ＦＥ−）／（ＦＥ＋  ＋  ＦＥ−）で表されるＦＥＳバランスにより測定できる。例えば、本実施の形態において測定したＦＥＳバランスは、図６に示すように、フォトダイオード４の位置のシフトにより発生するフォーカスオフセット量と、原点を通る比例関係にある。つまりフォーカスオフセット量が増加するにしたがって、ＦＥＳバランスが増加しており、ＦＥＳバランス＝０となる位置がフォーカスオフセットが０となっている。したがって、ここでは、フォーカスオフセットが０となる位置、すなわちＦＥＳ＝０となるＳ字曲線となるように補正すればよい。
【００６２】
その方法は、光ピックアップ作動直後のような、フォトダイオード４の位置ずれが生じていない段階でのＦＥ信号におけるＦＥＳバランス（上記では０％となるはずである）を測定しておき、補正時に再度ＦＥ信号のＳ字曲線をモニタしてＦＥＳバランスを測定し、さらに、上記最適ＦＥＳバランスとなるように利得可変アンプ８ｅの可変入力部（フォーカスバランス）を自動調整（更新）して利得ｋの値を変化させたうえで、補正ＦＥ信号を生成し、この補正ＦＥ信号＝０となる対物レンズ位置（最適位置Ｑ）を求める様にすればよい。
【００６３】
更新を行うタイミングは、フォトダイオード４の位置ずれが生じている可能性があるタイミング、例えば、一定時間ごとあるいは環境温度が一定の増減をしたときに行えばよい。このように利得ｋの更新を繰り返せば、常にＳ字曲線が適正なＦＥ信号が生成できる。また、上記のタイミングで更新を行うことで、Ｓ字曲線が適正でなくなったと思われる時期にのみ更新されるので、効率的である。したがって、長時間使用される光ピックアップ装置や、温度変化の激しい場所で用いられる光ピックアップ装置においても、正確なフォーカス制御が行え、良好に情報の記録、再生が行える。
【００６４】
次に、最適ＦＥＳバランスが０％ではない例について説明する。図７は実際の光ピックアップ装置２０ａ〜ｃの３台に対して環境温度を変化させ、温度ごとに変化したフォーカスオフセットとＦＥＳバランスとをプロットしたものである。図７より、どの光ピックアップ装置２０でもフォーカスオフセット量とＦＥＳバランスとが比例していることがわかる。しかし、光ピックアップ装置２０ａ、２０ｂではフォーカスオフセットが０の場合にＦＥＳバランスが０でははなく、これは、＋側の振幅と−側の振幅が異なるＳ字曲線となるＦＥ信号で、ＦＥ信号の出力が０となる対物レンズ２の位置が最適位置となることを意味する。
【００６５】
つまり理想的にはＦＥＳバランス＝０を目指して補正したＦＥ信号を生成すればいいが、実際にはフォーカスオフセットがない状態でＦＥＳバランス＝０とはかぎらないため、実機では、まず光ピックアップ装置の作動直後などフォトダイオード３１のシフトが起こっていない状態で測定した、フォーカスが最適となる場合に信号出力が０となるようなフォーカスエラー信号でのＦＥＳバランス値Ａを基準として測定しておき、その後常にＦＥＳバランス＝Ａを目指してＦＥ信号が生成されるように利得ｋを調整することで、補正すればいい。具体的には、図７のとおり、例えば、光ピックアップ装置２０ａではフォーカスオフセットが０となるＦＥＳバランスが−１６〜−１７％に、光ピックアップ装置２０ｂではＦＥＳバランス−６％に、光ピックアップ装置２０ｃではＦＥＳバランス０％になるように補正すればよい。ＦＥＳバランスが最適値に保たれると、フォーカスオフセットが０となるように補正される。
【００６６】
これによれば、環境温度変化あるいは経時変化によりフォトダイオード３１が動くことで発生するＦＥ信号のずれを、ジッタの測定などなしに簡易に短時間で補正でき、フォーカスオフセット調整に要する時間を大幅に短縮できる。また、このような補正を行った後のＦＥ信号を利用すれば、フォーカスオフセットがなく、記録再生特性にすぐれた光ピックアップ装置が実現できることとなる。
【００６７】
以上の光ピックアップ装置のフォーカス制御動作の一例を図８を用いての説明する。なお、本実施の形態ではフォーカスサーボ系路以外の動作については省略して説明している。
【００６８】
まず、ディスクＤを装着し、Ｓ１でディスク起動処理を行う。これに伴って、システムコントローラ１０がフォーカスサーボ回路９を制御し、信号生成部３にフォーカスサーボを実行させる。信号生成部３はディスクＤにレーザー光を照射し、その反射光を受光して、受光信号を生成してサーボアンプ８に供給する。サーボアンプ８は、この受光信号からＦＥ信号を生成する。このＦＥ信号はフォーカスサーボ回路９を介してフォーカスドライブ１５に供給され、信号生成部３のアクチェータのコイルに供給される。これにより、対物レンズ２が、ＦＥ信号の出力が０となる位置に配される。また、これ移行のＦＥ信号に基づいて対物レンズ２の位置を制御する。
【００６９】
ステップＳ２では、最適フォーカスサーチ処理が実行される。この最適フォーカスサーチ処理では所定のオフセット信号を段階的にＦＥ信号に加算する。そして、オフセット信号を加算されたＦＥ信号に基づいて対物レンズ２を移動させ、ジッタ値を測定することでフォーカス状態を観察する。フォーカス状態が適正でないときはジッタ値が増加するので、最小のジッタ値が得られるまでオフセット信号をＦＥ信号に加算させる。そして、最小のジッタ値が得られたと判定された場合のオフセット信号を決定し、以後このオフセット信号を加算されたＦＥ信号を使用する。また、このときのＦＥ信号のＦＥＳバランス値Ａを求める（最適バランス測定ステップ）。
【００７０】
ステップＳ３では、ステップＳ２で求めた最適バランス値Ａを、最適バランス記憶回路に記憶させる。
【００７１】
次に、ステップＳ４に進み、環境温度が設定したＴ℃変化するまで待機し、温度がＴ℃変化した場合に、ステップＳ５に進み、Ｓ３で最適バランス記憶回路に記憶させていたバランス値Ａを読み出す。そして、ステップＳ６で、ＦＥ信号のＳカーブをモニタしＦＥＳバランス値がＡとなるように利得可変アンプ８ｅの利得ｋを更新する。そして、以後このように更新した利得ｋに基づいてＦＥ信号が生成される（Ｓ５、Ｓ６：補正信号生成ステップ）。さらに、この補正されたＦＥ信号を用いてフォーカス制御を行う（フォーカス制御ステップ）。
【００７２】
その後は第４ステップＳ４に戻り、環境温度の変化に応じてＳ４〜Ｓ６の補正処理を繰り返し実行すればよい。
【００７３】
上記実施の形態においてステップＳ４は環境温度の変化が設定したＴ℃になった場合に補正処理を行うことで、環境温度変化で発生するフォーカスオフセットを効率的に短時間で補正することができ、耐環境性能が高いピックアップのフォーカス制御が実現できる。上記Ｔ℃は装置の性能に鑑みて適宜変更すればよい。
【００７４】
また、補正信号生成ステップの利得ｋの更新を行うタイミングは温度変化が起こったときでなくてもよく、例えば所定の時間が経過したときとしてもよく、前回利得ｋの更新をした時間からｔ分後に補正を行うというようにとしてもいい。この場合、経時変化が起こりやすい光ピックアップ装置のフォーカス制御を行うのに適している。上記ｔ分は装置の性能に鑑みて適宜変更すればよい。
【００７５】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７６】
また、本発明は、以下の構成とすることもできる。
【００７７】
光ディスクに光ピックアップからレーザー光を照射し、その反射光からフォーカスエラー信号を検出して光ディスクのフォーカス制御を行うフォーカス制御方法において、規定のタイミングでフォーカスエラー信号のバランスが初期のフォーカスエラー信号のバランスと同じ位置になるようにオフセット補正することを特徴とする光ディスクのフォーカス制御方法。
【００７８】
上記のフォーカスエラー信号の検出は非点収差法によることを特徴とするの光ディスクのフォーカス制御方法。
【００７９】
上記規定のタイミングが前回のオフセット補正時より環境温度変化が所定温度以上になったときであることを特徴とする光ディスクのフォーカス制御方法。
【００８０】
上記規定のタイミングが前回のオフセット補正時より所定時間経過したときであることを特徴とする光ディスクのフォーカス制御方法。
【００８１】
光ディスクに光ピックアップからレーザー光を照射し、その反射光からフォーカスエラー信号を検出して光ディスクのフォーカス制御を行う光ディスクのフォーカス制御装置において、規定のタイミングでフォーカスエラー信号のバランスが初期のフォーカスエラー信号のバランスと同じ位置になるようにオフセット補正するオフセット補正手段を具備していることを特徴とする光ディスクのフォーカス制御装置。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明のフォーカス制御方法を光ピックアップ装置のフォーカスサーボ機構に適用すれば、環境温度の変化等により、フォーカスエラー信号にずれが生じたとしても、フォーカスが最適となる場合に信号出力が０となるように補正されたフォーカスエラー信号を出力することができる。したがって、長時間使用される光ピックアップ装置や、温度変化の激しい場所で用いられる光ピックアップ装置においても、正確なフォーカス制御が行え、良好に情報の記録、再生が行える。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係るサーボアンプを示すブロック図である。
【図３】理想的なフォーカスエラー信号のＳ字曲線を示す図面である。
【図４】受光素子の位置のシフトとフォーカスオフセットの関係を説明する図面である。
【図５】フォーカスエラー信号のＳ字曲線を示す図面であり、（ａ）はフォーカスオフセットを生じた場合のフォーカスエラー信号であり、（ｂ）は補正後のフォーカスエラー信号である。
【図６】フォーカスオフセットとＦＥＳバランスとの関係を説明する図面である。
【図７】フォーカスオフセットとＦＥＳバランスとを測定した結果示す図面である。
【図８】本発明の実施形態に係るフォーカス制御方法のフローチャート図である。
【図９】従来の光ピックアップ装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８４】
１    操作部
２    対物レンズ
３    信号生成部
６    スピンドルモータ
８    サーボアンプ（補正信号生成手段、最適バランス測定手段）
８Ａ  ローパスフィルタ
８Ｂ  ローパスフィルタ
８Ｃ  ローパスフィルタ
８Ｄ  ローパスフィルタ
８ｃ  第１の加算アンプ
８ｄ  第２の加算アンプ
８ｅ  利得可変アンプ
８ｆ  差動アンプ（補正手段）
８ｇ  ローパスフィルタ
８ｈ  第３の加算アンプ
８ｊ  ローパスフィルタ
８ｋ  最適バランス測定部（最適バランス測定手段）
９    サーボプロセッサ
１０  システムコントローラ
１５  フォーカスドライブ
１６  トラッキングドライブ
１８  スピンドルドライバ
２０  光ピックアップ装置
３１  フォトダイオード（第１の受光素子、第２の受光素子）
３１Ａ  セル（第２の受光素子）
３１Ｂ  セル（第１の受光素子）
３１Ｃ  セル（第１の受光素子）
３１Ｄ  セル（第２の受光素子）
Ｄ    光ディスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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