(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明板で覆われた光ディスクの記録面に対してレーザビームを照射して情報の記録及び再生を行う光学式情報記録再生装置のトラッキングサーボ装置であって、
前記レーザビームを前記光ディスクの記録面に照射した際の反射光を光電変換して光電変換信号を得る光学系と、
前記記録面のトラックに対する前記レーザビームの照射位置のディスク半径方向における偏倚量を示すトラッキングエラー信号を前記光電変換信号によって生成するトラッキングエラー信号生成手段と、
前記光ディスクの記録面における前記レーザビームの現照射位置について前記光学系で生じている球面収差に基づいて前記光ディスクの前記透明板の厚さ誤差を示す厚さ誤差信号を発生する厚さ誤差検出手段と、
前記厚さ誤差信号に基づいて前記トラッキングエラー信号のレベル補正を逐次行うレベル補正手段と、
前記レベル補正手段によってレベル補正されたトラッキングエラー信号に応じて前記レーザビームの照射位置をディスク半径方向に移動制御する駆動手段と、を備えたことを特徴とするトラッキングサーボ装置。
【請求項２】
前記球面収差検出手段は、前記レーザビームの照射位置における透明板の厚さの規定厚に対する誤差を示す前記厚さ誤差信号を電圧信号として生成し、
前記レベル補正手段は、所定の基準レベルに基づいて前記電圧信号の折り返しを行ってゲイン制御信号を生成するゲイン制御信号生成手段と、
前記トラッキングエラー信号生成手段から出力されたトラッキングエラー信号を入力し、その入力トラッキングエラー信号を前記ゲイン制御信号に応じた増幅利得で増幅する増幅手段と、を有することを特徴とする請求項１記載のトラッキングサーボ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクに対して情報の記録及び再生を行う光学式情報記録再生装置のトラッキングサーボ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクに対して情報の記録及び再生を行う場合には、その記録層面を直接露出すると傷が付いたり或いはヘッドとの衝突で損傷が与えられると、記録や再生ができなくなってしまうので、所定の厚さの透明板を介して書き込み又は読み取りをすることが行なわれている。この透明板は例えば、射出成形によって形成されるが、透明板の厚さを全面に亘って正確に規定値にすることは困難であり、通常、数十μｍの厚さ誤差が生じている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような透明板の厚さ誤差は球面収差の発生を招来し、球面収差の発生によって情報読取信号であるＲＦ信号の振幅最大値を与えるフォーカスオフセット値とトラッキングエラー信号の振幅最大値を与えるフォーカスオフセット値に著しいずれが生じるので、トラッキングエラー信号の振幅が最大となるようにフォーカスオフセット値調整を行うと、ＲＦ信号の振幅最大値がレベル低下していまうという問題点があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、光ディスクの透明板の厚さ誤差によって球面収差が生じてもＲＦ信号の振幅最大値レベルの低下を防止しつつトラッキングエラー信号の振幅最大値調整を可能にした光学式情報記録再生装置のトラッキングサーボ装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のトラッキングサーボ装置は、透明板で覆われた光ディスクの記録面に対してレーザビームを照射して情報の記録及び再生を行う光学式情報記録再生装置のトラッキングサーボ装置であって、レーザビームを光ディスクの記録面に照射した際の反射光を光電変換して光電変換信号を得る光学系と、記録面のトラックに対するレーザビームの照射位置のディスク半径方向における偏倚量を示すトラッキングエラー信号を光電変換信号によって生成するトラッキングエラー信号生成手段と、光ディスクの記録面におけるレーザビームの現照射位置について光学系で生じている球面収差に基づいて光ディスクの透明板の厚さ誤差を示す厚さ誤差信号を発生する厚さ誤差検出手段と、厚さ誤差信号に基づいてトラッキングエラー信号のレベル補正を逐次行うレベル補正手段と、レベル補正手段によってレベル補正されたトラッキングエラー信号に応じてレーザビームの照射位置をディスク半径方向に移動制御する駆動手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００６】
かかる本発明のトラッキングサーボ装置によれば、光ディスクの透明板の厚さ誤差によって球面収差が生じても厚さ誤差信号に応じてトラッキングエラー信号の振幅変動を補正するので、ＲＦ信号の振幅最大値の低下を防止しつつトラッキングエラー信号を適正なレベルにすることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は本発明によるトラッキングサーボ装置を適用した光ディスクプレーヤの光学系を示している。この光学系において、光源１１は図示しない駆動回路により駆動されてレーザ光を発射し、光源１１から発射されたレーザ光はビームスプリッタ１２によって光ディスク１５側の光軸ＯＡ方向に反射された後、コリメータレンズ１３を介して平行レーザビームとして対物レンズ１４に到達する。対物レンズ１４はレーザビームを光ディスク１５の記録面に収束させる。光ディスク１５の記録面で反射した光ビームは対物レンズ１４、そしてコリメータレンズ１３で平行レーザビームにされた後、ビームスプリッタ１２を直線的に通過して別のビームスプリッタ１６に入射する。ビームスプリッタ１６は入射レーザビームを垂直方向に反射すると共に直線的に通過させることにより２方向に分岐させる。その一方の反射されたレーザビームは光検出器１７の受光面に到達する。他方の通過したレーザビームはホログラム素子１８に到達する。ホログラム素子１８には更にホログラム素子１９が連続して配置されている。この２つのホログラム素子１８，１９を通過したレーザビームは受光器２０に到達する。対物レンズ１４、コリメータレンズ１３、ビームスプリッタ１２及びホログラム素子１８，１９は光軸ＯＡがそれらの中心を通るように配置されている。
【０００８】
ホログラム素子１８は光軸ＯＡ方向から見ると図２に示すように、円形の外形を有し、その中央部に円形のホログラムパターン２１が形成されている。ホログラムパターン２１は有効光路に相当する外周部２２よりも内側に小さく形成され、光ビームを所定の角度で回折させるように形成されている。このパターンは直線状であり、回折光エネルギーを特定の方向に集中させるようにブレーズ(blaze)形状の表面とされている。なお、ここではホログラムパターン２１の部分は、対物レンズ１４上での開口数ＮＡが０．３１以下に相当する領域を透過して光ディスク１５に照射された光ビームの反射光が透過するように形成されており、外周部２２は対物レンズ１４上での開口数ＮＡが０．８５以下に相当する領域を透過して光ディスク１５に照射された光ビームの反射光が透過するように形成されている。
【０００９】
ホログラム素子１９は光軸ＯＡ方向から見ると図３に示すように円形の外形を有し、その円の中心点から偏芯した点を中心点とした同心円状で凹レンズの作用をなすパターンを有している。ホログラム素子１９により２つの異なる焦点位置となる光ビームが受光器２０に向けて放出される。
受光器２０はホログラム素子１９で分離される２つのレーザビームの異なる焦点位置のほぼ中間位置に配置されており、４つの光検出器３１〜３４を備え、それら光検出器３１〜３４は光軸ＯＡに垂直な面上に位置している。光検出器３１は光軸ＯＡ上に位置し、光検出器３２，３３，３４の順に光軸ＯＡから同一方向に遠ざかって配置されている。また、その配置方向の分割線にて図４に示すように光検出器３１〜３４各々の受光面は３分割され、３分割各々の出力が得られるようになっている。
【００１０】
光検出器３１の３分割の光検出素子３１ａ〜３１ｃ及び光検出器３２の３分割の光検出素子３２ａ〜３２ｃには差動増幅器３５が接続されている。また、光検出器３３の３分割の光検出素子３３ａ〜３３ｃ及び光検出器３４の３分割の光検出素子３４ａ〜３４ｃには差動増幅器３６が接続されている。差動増幅器３５は第１のエラー信号ＦＥ１を生成し、差動増幅器３６は第２のエラー信号ＦＥ２を生成する。第１のエラー信号ＦＥ１がディスク１５の透明板の厚さ誤差信号ＴＨとなる。また、第２のエラー信号ＦＥ２はフォーカスエラー信号ＦＥとして光ディスクプレーヤのフォーカスサーボ系（図示せず）に供給される。
【００１１】
光検出器１７の受光面は、図５に示すようにディスク半径方向の分割線とトラックの接線方向の分割線とによって４分割されており、受光面の各々は光検出素子１７ａ〜１７ｄからなる。光検出素子１７ａ〜１７ｄの出力信号をａ，ｂ，ｃ，ｄとする。光検出素子１７ａ〜１７ｄの受光面の接線方向の分割線で対称位置にある２つの光検出素子の出力信号の和信号ａ＋ｄ，ｂ＋ｃが加算器２３，２４において算出される。その加算器２３，２４各々の出力にはトラッキングサーボ部２５が接続されている。
【００１２】
トラッキングサーボ部２５は減算器４１、増幅器４２、加算器４３、ＶＧＡ（電圧利得増幅器）４４及びイコライザ４５を備えている。減算器４１は加算器２３の出力信号ａ＋ｄから加算器２４の出力信号ｂ＋ｃを差し引いてトラッキングエラー信号ＴＥ１を生成する。減算器４１の出力には増幅器４２を介して加算器４３の一方の入力に接続されている。加算器４３の他方の入力にはバイアス発生回路４８が接続されている。バイアス発生回路４８は増幅器４２の出力信号中に含まれるＤＣ（直流）オフセット成分Ｖoffsetを除去するためにバイアス電圧Ｖbiasを加算器４３に供給する。このバイアス電圧Ｖbiasの発生は図示しないマイクロコンピュータによって指示される。
【００１３】
加算器４３の出力にはＶＧＡ４４が接続されている。ＶＧＡ４４は球面収差を補償するためにオフセット成分Ｖoffset除去後のトラッキングエラー信号ＴＥ２のレベルを調整する。ＶＧＡ４４の制御端にはゲイン制御信号生成回路４９が接続されている。ゲイン制御信号生成回路４９には上記の差動増幅器３５から厚さ誤差信号ＴＨが供給される。ゲイン制御信号生成回路４９は厚さ誤差信号ＴＨを所定の基準に対する折り返しを行ってゲイン制御信号を生成し、それをＶＧＡ４４に供給する。
【００１４】
ＶＧＡ４４の出力信号はイコライザ４５によって位相補償の処理を施され、その位相補償後の信号がトラッキング駆動信号ＴＤとしてドライバ４６に供給される。ドライバ４６はイコライザ４５の出力信号に応じてピックアップ内のトラッキングアクチュエータ４７を駆動することにより上記の対物レンズ１４をディスク半径方向に変位駆動させる。
【００１５】
かかる構成においては、光ディスク１５の記録面で反射した光ビームが対物レンズ１４、コリメータレンズ１３を経て、そしてビームスプリッタ１２，１６を直進してホログラム素子１８に到達する。そのホログラム素子１８への入射光のうちからホログラムパターン２１で回折されずそのまま光軸ＯＡ方向に透過光（０次の回折光）となるものと、ホログラムパターン２１での回折によって１次の回折光とが得られる。
【００１６】
ホログラム素子１８からホログラム素子１９への透過光については、ホログラム素子１９はそのまま透過光として出力してその透過光によるスポットＳ１を光検出器３１の受光面に形成させる他、１次の回折光として出力してその１次の回折光によるスポットＳ２を光検出器３２の受光面に形成させる。ホログラム素子１８からホログラム素子１９へ至る１次の回折光については、ホログラム素子１９はそのまま透過光として出力してその透過光によるスポットＳ３を光検出器３３の受光面に形成させる他、１次の回折光として出力してその１次の回折光によるスポットＳ４を光検出器３４の受光面に形成させる。
【００１７】
光ディスク１５への照射光の球面収差が小さく合焦状態にあるときには、光検出器３１及び３２に形成されるスポット径はほぼ等しい大きさとなり、また光検出器３３及び３４に形成されるスポット径はほぼ等しい大きさとる。
よって、差動増幅器３５では光検出器３１の光検出素子３１ａ〜３１ｃ及び光検出器３２の光検出素子３２ａ〜３２ｃの各出力レベルに応じて第１のエラー信号ＦＥ１が生成される。光検出素子３１ａ〜３１ｃの各出力レベルを31aOUT〜31cOUT、光検出素子３２ａ〜３２ｃの各出力レベルを32aOUT〜32cOUTとすると、第１のエラー信号ＦＥ１は次の式(1)の如く表すことができる。
【００１８】
ＦＥ１＝(31aOUT＋31cOUT−31bOUT)−(32aOUT＋32cOUT−32bOUT)    ……(1)
差動増幅器３６では光検出器３３の光検出素子３３ａ〜３３ｃ及び光検出器３４の光検出素子３４ａ〜３４ｃの各出力レベルに応じて第２のエラー信号ＦＥ２が生成される。光検出素子３３ａ〜３３ｃの各出力レベルを33aOUT〜33cOUT、光検出素子３４ａ〜３４ｃの各出力レベルを34aOUT〜34cOUTとすると、第２のエラー信号ＦＥ２は次の式(2)の如く表すことができる。
【００１９】
ＦＥ２＝(33aOUT＋33cOUT−33bOUT)−(34aOUT＋34cOUT−34bOUT) ……(2)
第１のエラー信号ＦＥ１は第２のエラー信号ＦＥ２を０としたときには厚さ誤差信号ＴＨとなる。
図６は光ディスク１５の透明板の厚さが規定厚であるときのデフォーカス量に対する第２のエラー信号ＦＥ２の信号変化を示している。また、図７は第２のエラー信号ＦＥ２に応じてフォーカスサーボ系を動作させた場合、すなわち、ジャストフォーカス状態における光ディスク１５の透明板の厚さの誤差に対する第１のエラー信号ＦＥ１の信号変化を示している。この場合に第２のエラー信号ＦＥ２はほぼ０に制御されているが、第１のエラー信号ＦＥ１は透明板の厚さの誤差に応じて変化している。よって、式(2)から算出される第２のエラー信号ＦＥ２はほぼ０に制御されているときには第１のエラー信号ＦＥ１にほぼ比例するので、光ディスク１５の透明板の厚さの誤差を示すことになる。なお、図７において特性Ａはホログラム素子１８のホログラムパターン２１で光がほとんど回折した場合に外周部２２からの光検出器３１の出力に基づいた第１のエラー信号ＦＥ１の信号変化であり、特性Ｂはホログラムパターン２１及び外周部２２の両方からの光を受光した光検出器３１の出力に基づいた第１のエラー信号ＦＥ１の信号変化である。
【００２０】
ビームスプリッタ１２を直進した反射ビームはビームスプリッタ１６を直進する他に、ビームスプリッタ１６によって反射されて光検出器１７の受光面に到達して光スポットを形成する。光検出器１７を構成する受光素子１７ａ〜１７ｄの出力信号ａ〜ｄに応じて加算器２３，２４及び減算器４１によってトラッキングエラー信号ＴＥ１が生成される。すなわち、ＴＥ１＝(ａ＋ｄ)−(ｂ＋ｃ)が減算器４１の出力から得られる。トラッキングエラー信号ＴＥ１は増幅器４２で増幅された後、加算器４３でバイアス電圧Ｖbiasと加算されてトラッキングエラー信号ＴＥ２となる。
【００２１】
このように得られたトラッキングエラー信号ＴＥ２と光ディスクの透明板の厚さとの間には一定のディスク記録条件下で図８(a)に示すような関係があることが分かっている。トラッキングエラー信号ＴＥ２は、光ディスクの透明板の厚さが規定厚（例えば、０．６mm）のとき最大となり、規定厚より大又は小であるほど小さくなる。
【００２２】
上記した厚さ誤差信号ＴＨは光ディスクの透明板の厚さに対して図８(b)に実線で示すように変化する。すなわち、光ディスクの透明板の厚さが規定厚より小であれば、厚さ誤差信号ＴＨは正電圧であり、透明板の厚さに比例して大きくなり、一方、光ディスクの透明板の厚さが規定厚より大であれば、厚さ誤差信号ＴＨは負電圧であり、透明板の厚さに比例して小さくなる。厚さ誤差信号ＴＨの負電圧はゲイン制御信号発生回路４９により図８(b)に破線で示すように正電圧に反転されて出力される。ここでは折り返しの所定の基準値を０としている。厚さ誤差信号ＴＨの正電圧はゲイン制御信号発生回路４９にそのまま出力される。このようにゲイン制御信号発生回路４９から出力される信号がゲイン制御信号である。
【００２３】
ゲイン制御信号はＶＧＡ４４の利得を制御するので、トラッキングエラー信号ＴＥ２は、光ディスク１５の透明板の厚さが規定厚より大又は小であるほど増幅される。すなわち、光ディスク１５の透明板の厚さが規定厚に対して誤差があってもその誤差に応じた利得でＶＧＡ４４はトラッキングエラー信号ＴＥ２を増幅する。よって、光ディスク１５の透明板の厚さ誤差によって生ずる球面収差によるトラッキングエラー信号の振幅変動を補正して図８(a)に破線で示すような適正なレベルにすることができる。
【００２４】
ＶＧＡ４４でゲイン調整された後のトラッキングエラー信号ＴＥ３はイコライザ４５によって位相補償の処理を施され、その位相補償後の信号がトラッキング駆動信号ＴＤとしてドライバ４６に供給される。ドライバ４６はトラッキング駆動信号ＴＤに応じてトラッキングアクチュエータ４７を介して対物レンズ１４をディスク半径方向に変位駆動する。よって、上記した如く光ディスク１５の透明板の厚さが規定厚に対して誤差があってもトラッキングエラー信号ＴＥ３のレベルが適切に制御されるので、そのトラッキングエラー信号ＴＥ３に基づいてトラッキング駆動信号ＴＤも適切なレベルとなる故、光ディスク１５のトラックへのレーザビームの照射位置を良好な追従性で維持することができる。
【００２５】
なお、レーザビームの照射位置における透明板の厚さに基づいて球面収差量に対応する球面収差信号を得る球面収差検出手段は上記した実施例の構成に限定されない。上記した実施例においては、各エラー信号の生成方法はスポット径を３分割の光検出器で測定する方法を用いているが、この方法に限定する必要はなく、例えば、ホログラム素子１９を非点収差を与える形状として通過する光に対して非点収差を与えることによりエラー信号を生成するようにしても良い。また、ホログラム素子１９を用いないで異なる開口数によるそれぞれ１つずつのスポットの径を３分割の光検出器によって検出する従来の方法を用いてエラー信号ＦＥ１，ＦＥ２を生成するようにしても良い。
【００２６】
また、上記した実施例においては、ディスク１５からの反射光がホログラム素子１８を通過する際に光束を２つの領域に分割するような構成としたが、この構成に代えて対物レンズの一方の面に、或いは対物レンズと共に駆動されるようにホログラム素子１８に相当するものを設ける構成であっても良い。このようにディスクへの照射光とそれからの反射光とが通過する光路にホログラム素子１８等の光束を２つの領域に分割する手段を配置した場合には、特定方向の偏光成分に対して効果を表す偏光ホログラムを波長板と共に用いることによって照射光の光路で発生する光量ロスを抑制することができる。
【００２７】
また、上記した実施例においては、ホログラム素子１８，１９を個別に設けているが、パターンを一体化することにより１つの単体として設けることができる。
更に、上記した実施例においては、光ディスク１５の透明板の厚さ誤差によって生ずる球面収差によるトラッキングエラー信号のレベルを比例関係にて補正しているが、光ディスク１５の透明板の厚さ誤差によるトラッキングエラー信号のレベル補正は比例関係でなくても良い。
【００２８】
【発明の効果】
以上の如く、本発明のトラッキングサーボ装置によれば、光ディスクの透明板の厚さ誤差によって球面収差が生じてもＲＦ信号の振幅最大値レベルを低下させることなくトラッキングエラー信号の振幅変動を補正して適正なレベルにすることができる。よって、球面収差の発生による情報書込精度及び情報読取精度の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるトラッキングサーボ装置を適用した光ディスクプレーヤの光学系を示す図である。
【図２】図１の光学系中のホログラム素子１８のパターンを示す図である。
【図３】図１の光学系中のホログラム素子１９のパターンを示す図である。
【図４】図１のピックアップ部分の回路構成を示すブロック図である。
【図５】トラッキングサーボ装置の構成を示すブロック図である。
【図６】第２のエラー信号ＦＥ２の信号変化を示す図である。
【図７】第１のエラー信号ＦＥ１の信号変化を示す図である。
【図８】トラッキングエラー信号のレベル補正を示す図である。
【符号の説明】
１１，光源
１２，１６  ビームスプリッタ
１３，コリメータレンズ
１４  対物レンズ
１５  光ディスク
１８，１９  ホログラム素子
２０  受光器
１７，３１〜３４  光検出器
【図１】
0003865564.tif 000002
【図２】
0003865564.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003865564.tif 000007
【図７】
0003865564.tif 000008
【図８】
0003865564.tif 000009