(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源より発せられた光束を対物レンズにより光学記録媒体上に集光させて照射し、この光束の該光学記録媒体からの反射光束に非点収差を生じさせ、この反射光束を光検出器の受光面上に集光させ、この光検出器の出力に基づいて対物レンズによる光束の集光点と光学記録媒体の信号記録面との間の該光束の光軸方向の距離を示すフォーカスエラー信号を演算するフォーカスエラー信号演算方法であって、
上記光検出器として放射状に配列された４面の受光面を有するものを用い、これら４面の受光面により、上記反射光束を光軸回りに４分割して受光し、
上記４面の受光面を、反射光束の光軸回りに、第１の光検出出力ａを出力する第１の受光面、第２の光検出出力ｂを出力する第２の受光面、第３の光検出出力ｃを出力する第３の受光面及び第４の光検出出力ｄを出力する第４の受光面とし、上記第１及び第２の受光面が、上記光学記録媒体の記録トラックに直交する方向に並んで配置され、上記第３及び第４の受光面が、上記光学記録媒体の記録トラックに直交する方向に並んで配置され、これら光検出出力ａ，ｂ，ｃ，ｄに対するゲインを第１のゲインｋ１、または、第２のゲインｋ２とし、
上記第１及び第２のゲインｋ１，ｋ２を、ｋ１｛（ａ−ｂ）のＡＣ成分｝＋ｋ２｛（ｃ−ｄ）のＡＣ成分｝＝０、若しくは、ｋ１｛（ａ−ｂ）の振幅｝＝ｋ２｛（ｃ−ｄ）の振幅｝となるように決定したとき、フォーカスエラー信号Ｆｅを、
Ｆｅ＝ｋ１（ａ−ｂ）＋ｋ２（ｃ−ｄ）
という演算によって求めるフォーカスエラー信号演算方法。
【請求項２】
光源と、
上記光源より発せられた光束を光学記録媒体上に集光させて照射する対物レンズと、
上記光束の上記光学記録媒体からの反射光束に非点収差を生じさせる非点収差発生素子と、
上記非点収差発生素子を経た反射光束が受光面上に集光される光検出器と、
上記光検出器の出力に基づいて上記対物レンズによる光束の集光点と光学記録媒体の信号記録面との間の該光束の光軸方向の距離を示すフォーカスエラー信号を演算するフォーカスエラー信号演算回路と
を備え、
上記光検出器は、放射状に配列された４面の受光面を有し、これら４面の受光面により、上記反射光束を光軸回りに４分割して受光し、
上記４面の受光面を、反射光束の光軸回りに、第１の光検出出力ａを出力する第１の受光面、第２の光検出出力ｂを出力する第２の受光面、第３の光検出出力ｃを出力する第３の受光面及び第４の光検出出力ｄを出力する第４の受光面とし、上記第１及び第２の受光面が、上記光学記録媒体の記録トラックに直交する方向に並んで配置され、上記第３及び第４の受光面が、上記光学記録媒体の記録トラックに直交する方向に並んで配置され、これら光検出出力ａ，ｂ，ｃ，ｄに対するゲインを第１のゲインｋ１、または、第２のゲインｋ２とし、
上記第１及び第２のゲインｋ１，ｋ２を、ｋ１｛（ａ−ｂ）のＡＣ成分｝＋ｋ２｛（ｃ−ｄ）のＡＣ成分｝＝０、若しくは、ｋ１｛（ａ−ｂ）の振幅｝＝ｋ２｛（ｃ−ｄ）の振幅｝となるように決定したとき、上記フォーカスエラー信号演算回路は、フォーカスエラー信号Ｆｅを、
Ｆｅ＝ｋ１（ａ−ｂ）＋ｋ２（ｃ−ｄ）
という演算によって求める光学ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォーカスエラー信号演算方法及び光学ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ディスクの如き光学記録媒体が提案され、さらに、この光学記録媒体から情報信号の読出しを行う光学ピックアップ装置が提案されている。
【０００３】
このような光学ピックアップ装置は、図７に示すように、レーザダイオードなどの光源１０１と、この光源１０１より発せられた光束を光学記録媒体１０２上に集光させて照射する対物レンズ１０３と、該光束の光学記録媒体１０２からの反射光束の光路を分岐させる光路分岐素子１０４と、反射光束に非点収差を生じさせる非点収差発生素子１０５と、この非点収差発生素子１０５を経た反射光束が受光面上に集光される光検出器１０６とを備えて構成されている。
【０００４】
そして、この光学ピックアップ装置においては、フォーカスエラー信号演算回路により、光検出器１０６の出力に基づいて対物レンズ１０３による光束の集光点と光学記録媒体１０２の信号記録面との間の該光束の光軸方向の距離を示すフォーカスエラー信号が演算される。
【０００５】
光検出器は、図８に示すように、放射状に配列された４面の受光面を有し、これら４面の受光面により、反射光束を光軸回りに４分割して受光する。この４面の受光面を、反射光束の光軸回りに、第１の光検出出力ａを出力する第１の受光面Ａ、第２の光検出出力ｂを出力する第２の受光面Ｂ、第３の光検出出力ｃを出力する第３の受光面Ｃ及び第４の光検出出力ｄを出力する第４の受光面Ｄとしたとき、フォーカスエラー信号演算回路は、フォーカスエラー信号Ｆｅを、
Ｆｅ＝（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）
という演算によって求める。
また、トラッキングエラー信号（プッシュプル信号）Ｔｒは、
Ｔｒ＝（ａ＋ｄ）−（ｂ＋ｃ）
という演算によって求められる。
【０００６】
光学ピックアップ装置においては、対物レンズ１０３は、２軸アクチュエータによって、光軸方向及び記録トラックに直交する方向に移動操作可能に支持されており、フォーカスエラー信号に基づいて光軸方向に移動操作されるフォーカスサーボ動作及びトラッキングエラー信号に基づいて記録トラックに直交する方向に移動操作されるトラッキングサーボ動作によって移動操作される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような光学ピックアップ装置においては、トラッキングエラー信号（プッシュプル信号）Ｔｒの変動が、フォーカスエラー信号Ｆｅに影響を与えることがある。すなわち、
Ｆｅ＝（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）＝（ａ−ｂ）−（ｄ−ｃ）
より、フォーカスエラー信号は、２つのプッシュプル信号の差信号である。そして、図９に示すように、光検出器１０６の位置が反射光束の光軸に対してずれを生じ、ａとｄ、ｂとｃがそれぞれ等しくなくなった状態で、トラッキングエラー信号（プッシュプル信号）Ｔｒが０でなくなった場合、フォーカスエラー信号は、図１０に示すように、フォーカスエラーが生じていなくとも０でなくなってしまう。
【０００８】
このように、フォーカスエラー信号Ｆｅがトラッキングエラー信号（プッシュプル信号）Ｔｒの変動によって影響を受けると、フォーカスサーボ特性が不安定になり、特に、シーク動作時等には、大振幅のプッシュプル信号がフォーカスエラー信号に混ざり込み、フォーカスサーボ特性が悪影響を受けることとなる。また、プッシュプル信号が不必要に２軸アクチュエータを加振することとなり、動作音が大きくなる。
【０００９】
さらに、フォーカスサーボ特性を維持するために、光検出器の位置ずれに対する許容量が少なく、光検出器の取付け位置精度を高精度に維持する必要がある。すなわち、光検出器の位置ずれによって、フォーカスエラー信号のＳ字曲線のバランスが悪化しやすい。
【００１０】
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、フォーカスエラー信号がトラッキングエラー信号の変動に影響を受けることが防止されて安定したフォーカスサーボ動作が行え、また、光検出器の位置ずれに対する許容量を大きくすることができるようになされたフォーカスエラー信号演算方法及び光学ピックアップ装置を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明に係るフォーカスエラー信号演算方法は、光源より発せられた光束を対物レンズにより光学記録媒体上に集光させて照射しこの光束の該光学記録媒体からの反射光束に非点収差を生じさせこの反射光束を光検出器の受光面上に集光させこの光検出器の出力に基づいて対物レンズによる光束の集光点と光学記録媒体の信号記録面との間の該光束の光軸方向の距離を示すフォーカスエラー信号を演算するフォーカスエラー信号演算方法であって、光検出器として放射状に配列された４面の受光面を有するものを用いてこれら４面の受光面により反射光束を光軸回りに４分割して受光し、４面の受光面を反射光束の光軸回りに第１の光検出出力ａを出力する第１の受光面、第２の光検出出力ｂを出力する第２の受光面、第３の光検出出力ｃを出力する第３の受光面及び第４の光検出出力ｄを出力する第４の受光面とし、第１及び第２の受光面が、光学記録媒体の記録トラックに直交する方向に並んで配置され、第３及び第４の受光面が、光学記録媒体の記録トラックに直交する方向に並んで配置され、これら光検出出力ａ，ｂ，ｃ，ｄに対するゲインを第１のゲインｋ１、または、第２のゲインｋ２とし、第１及び第２のゲインｋ１，ｋ２を、ｋ１｛（ａ−ｂ）のＡＣ成分｝＋ｋ２｛（ｃ−ｄ）のＡＣ成分｝＝０、若しくは、ｋ１｛（ａ−ｂ）の振幅｝＝ｋ２｛（ｃ−ｄ）の振幅｝となるように決定したとき、フォーカスエラー信号Ｆｅを、Ｆｅ＝ｋ１（ａ−ｂ）＋ｋ２（ｃ−ｄ）という演算によって求めるものである。
【００１２】
また、本発明に係る光学ピックアップ装置は、光源と、この光源より発せられた光束を光学記録媒体上に集光させて照射する対物レンズと、該光束の光学記録媒体からの反射光束に非点収差を生じさせる非点収差発生素子と、この非点収差発生素子を経た反射光束が受光面上に集光される光検出器と、光検出器の出力に基づいて対物レンズによる光束の集光点と光学記録媒体の信号記録面との間の該光束の光軸方向の距離を示すフォーカスエラー信号を演算するフォーカスエラー信号演算回路とを備えている。光検出器は、放射状に配列された４面の受光面を有し、これら４面の受光面により、上記反射光束を光軸回りに４分割して受光するものである。
【００１３】
そして、この光学ピックアップ装置は、４面の受光面を、反射光束の光軸回りに、第１の光検出出力ａを出力する第１の受光面、第２の光検出出力ｂを出力する第２の受光面、第３の光検出出力ｃを出力する第３の受光面及び第４の光検出出力ｄを出力する第４の受光面とし、第１及び第２の受光面が、光学記録媒体の記録トラックに直交する方向に並んで配置され、第３及び第４の受光面が、光学記録媒体の記録トラックに直交する方向に並んで配置され、これら光検出出力ａ，ｂ，ｃ，ｄに対するゲインを第１のゲインｋ１、または、第２のゲインｋ２とし、上記第１及び第２のゲインｋ１，ｋ２を、ｋ１｛（ａ−ｂ）のＡＣ成分｝＋ｋ２｛（ｃ−ｄ）のＡＣ成分｝＝０、若しくは、ｋ１｛（ａ−ｂ）の振幅｝＝ｋ２｛（ｃ−ｄ）の振幅｝となるように決定したとき、フォーカスエラー信号演算回路は、フォーカスエラー信号Ｆｅを、Ｆｅ＝ｋ１（ａ−ｂ）＋ｋ２（ｃ−ｄ）という演算によって求めるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１５】
本発明に係るフォーカスエラー信号演算方法を実施する本発明に係る光学ピックアップ装置は、図１に示すように、光源となるレーザダイオード１と、このレーザダイオード１より発せられた光束を光学記録媒体となる光ディスク１０２上に集光させて照射する対物レンズ２と、該光束の光ディスク１０２からの反射光束の光路を分割させるビームスプリッタ３と、このビームスプリッタ３を経た反射光束に非点収差を生じさせる非点収差発生素子４と、この非点収差発生素子４を経た反射光束が受光面上に集光される光検出器５とを備えて構成されている。
【００１６】
光学ピックアップ装置においては、対物レンズ２は、図示しない２軸アクチュエータによって、この対物レンズ２の光軸方向及び光ディスク１０２の径方向（記録トラックに直交する方向）に移動操作可能に支持されており、フォーカスエラー信号に基づいて光軸方向に移動操作されるフォーカスサーボ動作及びトラッキングエラー信号に基づいて光ディスクの径方向に移動操作されるトラッキングサーボ動作によって移動操作される。
【００１７】
そして、この光学ピックアップ装置においては、フォーカスエラー信号演算回路となる演算回路６により、光検出器５の光検出出力に基づいて、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号が演算される。フォーカスエラー信号は、対物レンズ２による光束の集光点と光ディスク１０２の信号記録面との間の該光束の光軸方向の距離を示す信号である。このフォーカスエラー信号に基づいて、２軸アクチュエータが対物レンズ２をこの対物レンズ２の光軸方向に移動操作することにより、フォーカスサーボ動作が実現される。トラッキングエラー信号は、対物レンズ２による光束の集光点と光ディスク１０２の記録トラックとの間の該光ディスク１０２の径方向の距離を示す信号である。このトラッキングエラー信号に基づいて、２軸アクチュエータが対物レンズ２をこの対物レンズ２の光軸に直交する光ディスクの径方向に移動操作することにより、トラッキングサーボ動作が実現される。
【００１８】
光検出器５は、図２に示すように、放射状に配列された４面の受光面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有し、これら４面の受光面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにより、光ディスク１０２からの反射光束を光軸回りに４分割して受光する。この４面の受光面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、反射光束の光軸回りに、第１の光検出出力ａを出力する第１の受光面Ａ、第２の光検出出力ｂを出力する第２の受光面Ｂ、第３の光検出出力ｃを出力する第３の受光面Ｃ及び第４の光検出出力ｄを出力する第４の受光面Ｄとなっている。
【００１９】
これら受光面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、光ディスク１０２上において記録トラックに跨った領域に照射される光束の戻り光束を受光する２対の受光面となっている。すなわち、第１及び第２の受光面Ａ，Ｂは、光ディスク１０２上において記録トラックを挟んだ２つの領域に照射された光束の戻り光束をそれぞれ受光する受光面となっており、また、第３及び第４の受光面Ｃ，Ｄは、光ディスク１０２上において記録トラックを挟んだ２つの領域に照射された光束の戻り光束をそれぞれ受光する受光面となっている。
【００２０】
演算回路６は、トラッキングエラー信号Ｔｒを、以下に示す演算によって求める。
【００２１】
Ｔｒ＝（ａ＋ｄ）−（ｂ＋ｃ）
これは、いわゆる「プッシュプル法」といわれるトラッキングエラー信号の検出方法である。
【００２２】
また、光検出器５の各受光面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからの各光検出出力ａ，ｂ，ｃ，ｄに対するゲインを第１のゲインｋ1、または、第２のゲインｋ2としたとき、演算回路６は、フォーカスエラー信号Ｆｅを、以下に示す演算によって求める。
【００２３】
Ｆｅ＝（ｋ1・ａ＋ｋ2・ｃ）−（ｋ1・ｂ＋ｋ2・ｄ）
＝ｋ1・ａ＋ｋ2・ｃ−ｋ1・ｂ−ｋ2・ｄ
＝ｋ1・ａ−ｋ1・ｂ＋ｋ2・ｃ−ｋ2・ｄ
＝ｋ1（ａ−ｂ）＋ｋ2（ｃ−ｄ）
＝ｋ1（ａ−ｂ）−ｋ2（ｄ−ｃ）
これは、いわゆる「非点収差法」といわれるフォーカスエラー信号の検出方法である。なお、非点収差発生素子４が反射光束に対して発生させる非点収差は、反射光束の焦点の前後において、この反射光束の光軸を介して対向する受光面に亘る方向（Ａ・Ｃ及びＢ・Ｄ）の焦線が形成されるものとなっている。
【００２４】
ところで、この光学ピックアップ装置においては、フォーカスエラー信号は、図３に示すように、光ディスク１０２上の記録トラックに跨った領域に照射される光束の戻り光束を受光する２対の受光面のそれぞれについてプッシュプル信号が求められ、これらプッシュプル信号にそれぞれゲインｋ1，ｋ2を掛けて加えた信号となっている。
【００２５】
したがって、この光学ピックアップ装置においては、各受光部対Ａ・Ｂ、Ｄ・Ｃについて、各ゲインｋ1，ｋ2を適宜に定めることにより、トラッキングエラー信号の変動のフォーカスエラー信号への影響を抑えることができる。
【００２６】
そして、各ゲインｋ1，ｋ2は、光ディスク１０２から情報信号の読出しを行うことに先だって、以下のようにして決定することにより、トラッキングエラー信号の変動のフォーカスエラー信号への影響を有効に抑えることができる。
【００２７】
ｋ1｛（ａ−ｂ）のＡＣ（交流）成分｝＋ｋ2｛（ｃ−ｄ）のＡＣ（交流）成分｝＝０
もしくは、
ｋ1｛（ａ−ｂ）の振幅｝＝ｋ2｛（ｃ−ｄ）の振幅｝
このようにして、トラッキングエラー信号の変動のフォーカスエラー信号への影響が抑えられることにより、フォーカスサーボ特性が安定化し、特に、シーク動作時等においても、大振幅のプッシュプル信号がフォーカスエラー信号に混ざり込むことがないので、フォーカスサーボ特性が悪化することがない。また、プッシュプル信号が不必要に２軸アクチュエータを加振することがなく、動作音が大きくなることがない。
【００２８】
さらに、フォーカスサーボ特性を維持するために光検出器の取付け位置精度を高精度に維持する必要がなく、光検出器の位置ずれに対する許容量が大きい。すなわち、光検出器の位置ずれによるフォーカスエラー信号のＳ字曲線のバランスの悪化がない。
【００２９】
この光学ピックアップ装置の演算回路における各ゲインｋ1，ｋ2を決定する回路の構成例としては、図４に示すように、第１の受光面Ａからの光検出出力がアンプ７を介して入力されるとともに第２の受光面Ｂからの光検出出力がアンプ７を介して入力される減算器（プッシュプル演算器）９を有し、この減算器９の出力がバッファ１０、積分器１１を介してホールド回路１２に送られる回路が考えられる。積分器１１は、基準振幅レベルに基づいて積分を行う。ホールド回路１２は、ゲイン調整時以外は入力出力値をホールドし、ホールドした値をゲインとしてアンプ７，８にフィードバックする。これらアンプ７，８の出力は、各受光面Ａ，Ｂからの出力として、フォーカスエラー信号の演算に使用される。
【００３０】
この回路においては、同様に、第４の受光面Ｄからの光検出出力がアンプ１３を介して入力されるとともに第３の受光面Ｃからの光検出出力がアンプ１４を介して入力される減算器（プッシュプル演算器）１５を有している。この減算器９の出力は、バッファ１６、積分器１７を介して、ホールド回路１８に送られる。積分器１７は、基準振幅レベルに基づいて積分を行う。ホールド回路１８は、ゲイン調整時以外は入力出力値をホールドし、ホールドした値をゲインとしてアンプ１３，１４にフィードバックする。これらアンプ１３，１４の出力は、各受光面Ｄ，Ｃからの出力として、フォーカスエラー信号の演算に使用される。
【００３１】
また、この回路においては、積分器１１，１７は、図５に示すように、互いに他方の積分器１７，１１に入力される信号を基準として積分を行うこととしてもよい。
【００３２】
この光学ピックアップ装置において、本発明に係るフォーカスエラー信号演算方法を実行して得られたフォーカスエラー信号は、図６に示すように、光検出器の取り付け位置に誤差が生じている場合においても、トラッキングエラー信号の変動による影響が少ないものとなっている。なお、この図６において、「Ｘ方向」（横軸）は、光ディスク上において記録トラックの接線に沿う方向の位置ずれ量であり、「Ｙ方向」（各ポイントに示した数値）は、光ディスク上において記録トラックに直交する方向の位置ずれ量である。左側の縦軸がトラッキング信号の変動のフォーカスエラー信号への影響量を示し、右側の縦軸がデフォーカス量を示している。
【００３３】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係るフォーカスエラー信号演算方法及び光学ピックアップ装置においては、光学記録媒体からの反射光束を検出する光検出器の取付け位置に誤差が生じている場合においても、フォーカスエラー信号がトラッキングエラー信号の変動によって影響を受けることが防止されているので、高速シーク時等においても、フォーカスサーボ特性が劣化することがない。
【００３４】
すなわち、本発明は、フォーカスエラー信号がトラッキングエラー信号の変動に影響を受けることが防止されて安定したフォーカスサーボ動作が行え、また、光検出器の位置ずれに対する許容量を大きくすることができるようになされたフォーカスエラー信号演算方法及び光学ピックアップ装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフォーカスエラー信号演算方法を実施する本発明に係る光学ピックアップ装置の構成を示す側面図である。
【図２】上記光学ピックアップ装置における光検出器の受光面の構成を示す平面図である。
【図３】上記光学ピックアップ装置におけるフォーカスエラー信号の演算を受光面に対応させて説明する平面図である。
【図４】上記光学ピックアップ装置の演算回路におけるゲインを決定する回路の構成を示す回路図である。
【図５】上記光学ピックアップ装置の演算回路におけるゲインを決定する回路の構成の他の例を示す回路図である。
【図６】上記光学ピックアップ装置において上記フォーカスエラー信号演算方法を実施した場合のトラッキングエラーの変動のフォーカスエラー信号への影響を示すグラフである。
【図７】従来の光学ピックアップ装置の構成を示す側面図である。
【図８】上記従来の光学ピックアップ装置における光検出器の受光面の構成を示す平面図である。
【図９】上記従来の光学ピックアップ装置において光検出器が位置ずれした状態を示す平面図である。
【図１０】上記従来の光学ピックアップ装置におけるフォーカスエラー信号がトラッキングエラー信号の変動の影響を受けることを受光面に対応させて説明する平面図である。
【符号の説明】
１  レーザダイオード、２  対物レンズ、３  ビームスプリッタ、４  非点収差発生素子、５  光検出器、６  演算回路、１０２  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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【図１０】
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