JP2690082B2 - 焦点制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、焦点制御回路、特に情報の記録再生動作
を行なう光デイスク装置等の光学系色収差の影響を無く
す焦点制御回路に関するものである。 〔従来の技術〕 第４図は例えば特公昭60−32263号公報に示された従
来の焦点制御回路の構成を示すブロツク図であり、図に
おいて（１）は半導体レーザ（図示しない）を光源と
し、この光源からの光束の焦点位置を検出する光学系
（図示しない）の焦点ずれ量に比例して入力する光量を
電気量に変換して出力するフオーカスセンサである。
（２）はこのフオーカスセンサ（１）の出力を差動増幅
し、焦点検出信号を出力する差動増幅器、（３）はフオ
ーカスセンサ（１）の出力を同相増幅し、フオーカスセ
ンサ（１）の絶対入射光量を検出する同相増幅器であ
る。（４），（５）はそれぞれ差動増幅器（２）、同相
増幅器（３）の出力に含まれる、焦点制御に不用なノイ
ズ成分等をカツトする入力フイルタである。（６）は入
力フイルタ（４）の出力電圧を、入力フイルタ（５）の
出力電圧に反比例するゲインで増幅し、絶対入射光量に
無関係に焦点検出ゲインが一定となつた焦点検出信号電
圧を出力する可変ゲイン増幅器である。（７）は焦点制
御回路のループを安定に動作させるために位相補償、ゲ
イン補償を行ない、後述するフオーカスアクチユエータ
に電流を供給する補償ドライブ回路である。（８）はこ
の補償ドライブ回路（７）からの電流を機械量に変換
し、対物レンズ（９）を動かして焦点を合わすフオーカ
スアクチユエータである。 第５図は、半導体レーザ（図示しない）の出射パワー
（縦軸）と発振波長（横軸）の関係を示すスペクトラム
図で、（10）は出射パワーが低い場合のスペクトラム
で、λ_１はこの時のレーザ発振波長、そして（11）は出
射パワーが高い場合のスペクトラムで、λ_２はこの時の
レーザ発振波長である。 第６図は色収差のある対物レンズにおける焦点位置を
表わした図で、（12）は発振波長が短い時の焦点位置、
そして（13）は発振波長が長い時の焦点位置である。 第７図は差動増幅器（２）から出力された焦点検出信
号（縦軸）と焦点ずれ（横軸）の関係を表わすグラフ図
である。 従来の焦点制御回路は第４図に示したように構成され
ており、フオーカスセンサ（１）の光量−電気量変換出
力を差動増幅器（２）で差動増幅した出力すなわち焦点
検出信号は、第７図のように焦点ずれが一定の範囲にお
いてリニアである。差動増幅器（２）の出力は、焦点制
御に不用なノイズ成分等を含むため、入力フイルタ
（４）で必要周波数帯域以上のものが除去される。第７
図における焦点検出信号のリニアゾーンにおける傾き
（焦点検出ゲイン）は、光学系のレーザの出射パワーや
制御目標（例えば光デイスク等）の反射率などで変化す
る。そこでフオーカスセンサ（１）の絶対入射光量を同
相増幅器（３）で検出し、入力フイルタ（５）により差
動増幅器（２）の場合と同様にノイズ成分を除去し、可
変ゲイン増幅器（６）のゲインを絶対入射光量の検出信
号に反比例させ、トータルのループゲインがレーザの出
射パワーの変化、反射率の変化の影響を受けないように
制御する。このようにして作られた焦点検出信号は、補
償ドライブ回路（７）により、所定の位相補償、ゲイン
補償がなされ、フオーカスアクチユエータ（８）をドラ
イブする。このフオーカスアクチユエータ（８）は、補
償ドライブ回路（７）の出力である電気量を機械量に変
換し、対物レンズ（９）をフオーカス方向に移動させ
る。以上の動作によりフオーカスサーボが行なわれる。
ところで光デイスク等において記録再生動作を行なう場
合、一般的にレーザの出射パワーを変化させる。この
時、第５図のようにレーザの出射パワーを増大させる
と、半導体レーザ等においては、レーザ発振波長がλ_１
からλ_２に変化する。したがつて、対物レンズ（９）に
色収差があると、合焦点位置は第６図のようにレーザの
出射パワーの増大に伴ない焦点位置（12）から焦点位置
（13）へｄ（μｍ）だけずれる。レーザ出射パワーが記
録信号によつて変調される状態においては、レーザ波長
がλ_１とλ_２の間の変化をくり返すため、デフオーカス
状態が生じた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来の焦点制御回路では、半導体レーザの出射パワー
の変化に伴ない、対物レンズの色収差の影響で焦点ずれ
が起こるという問題点があつた。 この発明は、上述したような問題点を解決するために
なされたもので、レーザ出射パワーがくり返して変化し
ても焦点ずれを生じない、高精度な焦点制御回路を得る
ことを目的としている。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明に係る焦点制御回路は、半導体レーザを光源
とし、この光源からの光束の焦点位置を検出する光学系
と、この光学系の焦点検出光量を電気量に変換する焦点
検出器（以後、フォーカスセンサと称する）と、電気量
を機械量に変換し、上記光学系中の対物レンズと一体に
動作するアクチュエータと、上記フォーカスセンサの電
気量を処理して上記アクチュエータを制御する上記電気
量を出力する焦点制御回路とを備え、上記半導体レーザ
の出射パワーの強弱により記録動作を行う光デイスク装
置において、上記焦点制御回路がサンプルホールド回路
を有し、このサンプルホールド回路は、上記半導体レー
ザの記録時の出射パワーが所定値より小さい時のみ、上
記焦点制御回路のループを閉じ、上記半導体レーザの出
射パワーが所定値より大きい時に直前の焦点検出信号を
ホールドし、そのサンプリング周波数が上記焦点制御回
路のサーボ帯域の周波数の少なくとも２倍以上高くした
ものである。 〔作用〕 この発明において、サンプルホールド回路は記録信号
のタイミングにより制御され、レーザ出射パワーが所定
値より小さい時の焦点検出信号でもつてのみ焦点制御系
を動作させる。 〔実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。 第１図はこの発明の焦点制御回路を示すブロツク図
で、（１）〜（９）は第４図について説明したものと全
く同じである。（20）は差動増幅器（２）と入力フイル
タ（４）の間に接続され、差動増幅器（２）の出力を後
述するタイミング回路の出力でサンプルホールドするサ
ンプルホールド回路（S.H）である。（21）は、タイミ
ング回路であり、記録信号（22）により、その時のレー
ザ出射パワーの大小を判別し、出射パワーが所定値の時
例えば小さい時にはサンプルホールド回路（20）をスル
ー状態（入力信号をそのまま出力する）にするが、出射
パワーが所定値より大きい時にはその直前のタイミング
でサンプルホールド回路（20）にサンプルホールド動作
を行なわせるタイミング信号を発生する。 第２図はこの発明の一実施例における焦点制御系のオ
ープンループ特性のボード線図で、図において（23）は
ゲイン曲線であり、縦軸がゲインをそして横軸が周波数
を表わす。f₁はサーボ帯域の周波数、f₂は入力フイルタ
（４），（５）のカツトオフ周波数、f₃はサンプルホー
ルド回路（20）におけるサンプリング周波数である。 第３図はサンプルホールド回路（20）の伝達特性を示
したボード線図で、（24）はゲイン特性曲線であり、左
側の縦軸がゲインを、そして横軸が周波数を表わす。ま
た（25）は位相特性曲線であり、右側の縦軸が位相を、
そして横軸が周波数を表わす。 次に動作について説明する。光デイスク装置において
は、一般的に記録信号によりレーザの出射パワーを変調
するため、記録信号の高低がレーザの出射パワーの大小
を示す。そこで、この発明では、記録信号（22）に同期
したパルスをタイミング回路（21）で発生させる。この
パルスに基づき、サンプルホールド回路（20）は、レー
ザの出射パワーが所定値より小さい時に入力信号をその
まま出力し、レーザの出射パワーが所定値より大きい時
にはその直前の信号をホールドする。こうすることによ
り、焦点制御回路は、レーザの出射パワーが所定値より
小さい時の焦点検出信号でのみループを閉じることにな
り、レーザの出射パワーが所定値より大きくなつてレー
ザ発振波長が変化しても焦点検出誤差の影響を受けなく
なる。 サンプルホールド回路（20）の伝達特性は第３図のよ
うになつており、ナイキストの定理より、サンプリング
によるサーボへの影響を無くすためには、サンプリング
周波数f₃がサーボ帯域周波数f₂の２倍以上でなければな
らない。しかしながら、サンプリング周波数f₃すなわち
タイミングパルスは記録信号（22）から生成されるた
め、サーボ帯域を数KHzとすると、記録周波数は一般に
数十KHz以上であるので、上記条件を十分に満足する。
また入力フイルタ（４）のカツトオフ周波数f₂を、f₂＜
f₃とすれば、サンプリング時の電圧変動も吸収出来る。
このことによりf₃＞f₂＞f₁となるように、サーボ帯域周
波数f₁、入力フイルタ（４）のカツトオフ周波数f₂、お
よびサンプルホールド回路（20）のサンプリング周波数
f₃を設定すれば良い。 〔発明の効果〕 以上、詳述したように、この発明は、半導体レーザの
出射パワーが所定値の時のみサンプリングを行なうサン
プルホールド回路を設けたので、色収差の大きな対物レ
ンズを使用しても、レーザの出射パワーの増減による焦
点ずれの影響を受けないため装置を安価に製作でき、ま
た精度の高い回路が得られる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例を示すブロツク図、第２図
はこの発明の一実施例における焦点制御系のオープンル
ープ特性のボード線図、第３図はサンプルホールド回路
の伝達特性を示すボード線図、第４図は従来の焦点制御
回路のブロツク図、第５図は半導体レーザの出射パワー
と発振波長の関係を示すスペクトラム図、第６図は色収
差のある対物レンズにおける焦点位置を表わした図、第
７図は第４図中の差動増幅器の出力を表わすグラフ図で
ある。 図において、（１）……フオーカスセンサ、（４）……
入力フイルタ、（８）……フオーカスアクチユエータ、
（20）……サンプルホールド回路、（21）……タイミン
グ回路である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．半導体レーザを光源とし、この光源からの光束の焦
   点位置を検出する光学系と、この光学系の焦点検出光量
   を電気量に変換する焦点検出器（以後、フォーカスセン
   サと称する）と、電気量を機械量に変換し、上記光学系
   中の対物レンズと一体に動作するアクチュエータと、上
   記フォーカスセンサの電気量を処理して上記アクチュエ
   ータを制御する上記電気量を出力する焦点制御回路とを
   備え、上記半導体レーザの出射パワーの強弱により記録
   動作を行う光デイスク装置において、上記焦点制御回路
   がサンプルホールド回路を有し、このサンプルホールド
   回路は、上記半導体レーザの記録時の出射パワーが所定
   値より小さい時のみ、上記焦点制御回路のループを閉
   じ、上記半導体レーザの出射パワーが所定値より大きい
   時に直前の焦点検出信号をホールドし、そのサンプリン
   グ周波数が上記焦点制御回路のサーボ帯域の周波数の少
   なくとも２倍以上高いことを特徴とする焦点制御回路。 ２．上記半導体レーザの射出パワーの大小は、該半導体
   レーザを駆動する記録信号の高低より求めることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の焦点制御回路。 ３．サンプルホールド回路の後に、上記サーボ帯域周波
   数よりも高い周波数成分を除去する入力フイルタを設
   け、この入力フイルタのカットオフ周波数を、上記サン
   プリング周波数よりも低いが上記サーボ帯域周波数より
   も高くすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の焦点制御回路。