JPH0312032A - 焦点位置制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学式ビデオディスクや文書ファイル等に代
表される光学式情報記録再生装置若しくは再生専用装置
等における焦点位置制御装置に関し、特に、対物レンズ
を焦点位置制御範囲内に引き込むための焦点位置引き込
み系（フォーカスサーボ引き込み系）を備えた焦点位置
制御装置に関する。

〔従来の技術〕

光学式ビデオディスクや文書ファイル等に代表される光
学式情報記録再生装置若しくは再生専用装置等において
は、情報記録媒体としての光ディスフの記録面上に情報
読取用のスポット光を照射し、その反射光若しくは透過
光を用いて読取がなされるために、ディスクの情報記録
面上に常に正確にスポット光を集束させる必要がある。

このため、光学式情報記録再生装置若しくは再生専用装
置等においては、対物レンズのディスク記録面に垂直な
方向における位置制御のための焦点位置制御装置が設け
られており、近年、このような焦点位置制御装置として
は各種の方法のものが提案されている。

従来の焦点位置制御装置としては、例えば、特開昭６０
−２３９９３３号公報に見られるように、フォーカス用
対物レンズの記録媒体に垂直な方向への移動をフォーカ
スエラー信号レベルに応じて制御しつつ情報読取用スポ
ット光を記録媒体の記録面上に正しく収束させる焦点位
置制御装置が知られており、この焦点位置制御装置にお
いては、焦点位置を制御するためのフォーカスサーボル
ープの開状態時におけるフォーカスエラー信号レベルの
ゼロクロス点を検出し、その検出出力に応答してフォー
カスサーボループを閉状態とするフォーカスサーボ引き
込み装置が設けられており、フォーカス用対物レンズの
合焦点位置まで上記フォーカスサーボ引き込み装置で対
物レンズを移動し、合焦点位置でフォーカスサーボルー
プに制御を引き込むことができるように構成されている
。

しかしながら、この焦点位置制御装置では、光ディスク
等の情報記録媒体の基板表面（記録面ではない）からの
反射光によるＳ字信号波形と、記録面からの反射光によ
るＳ字信号波形とを区別できず、合焦点位置が基板表面
側にずれる虞れがある。

そこで、−船釣には、特開昭６１−１２２９３４号公報
に記載された焦点位置制御装置が用いられている。

以下、この装置について説明する。

第３図にフォーカス引き込み回路を含めた焦点位置制御
回路（フォーカスサーボ回路）を示す。

第３図において、符号１は情報記録媒体たる光ディスク
、符号２は上記光ディスク１を回転するためのモータ、
符号３は光ディスクｌの記録面上に光束を集光するため
の対物レンズ、符号４は上記対物レンズ３を光軸方向に
駆動するためのフォーカシングアクチュエータ、符号５
はλ／４板、符号６は偏光ビームスプリッタ、符号７は
半導体レーザー８から出射されたレーザー光を平行光束
にするためのコリメートレンズ、符号９は半導体レーザ
ー８の出力パワーを制御するための制御回路、符号１０
は集光レンズ、符号１１は集光レンズ１０の光軸中心に
設定されたナイフェツジ、符号１２は２分割受光素子等
の光検出器からなるフォーカシングディテクタである。

半導体レーザー８からの出射光はコリメートレンズ７に
よって平行光束とされた後、偏光ビームスプリッタ６、
λ／４板５を介して対物レンズ３によって光ディスク１
の記録面上に集光される。

そして記録面によって反射された光は、対物レンズ３に
よって平行光束とされ、λ／４板５を通過した後、偏光
ビームスプリッタ６によって略直角方向に反射され、集
光レンズ１０によってフォーカシングディテクタ１２に
集光される。このとき、ナイフェツジ１１によりディス
ク１と対物レンズ３とが合焦点位置より近い場合にはフ
ォーカシングディテクタ１２の一方の受光素子に、また
、遠い場合には他方の受光素子に反射光の大部分が入射
されるようになっている。尚、以上の各構成要素はピッ
クアップ１３に格納されており、ディスクに対して半径
方向に駆動されるようになっている。

さて、上述のフォーカシングディテクタ１２の２分割受
光素子からの出力信号は、フォーカシングサーボ回路２
３の差動アンプ１４で差信号に変換され、この差信号が
フォーカスエラー信号Ａとして、位相補償回路１６、ル
ープスイッチ１７、ゲインコントロール回路１８を経て
アクチュエータ駆動回路１９に入力され、アクチュエー
タ駆動回路１９によって対物レンズ３がディスク１から
正常な距離に位置するようにフォーカシングアクチュエ
ータ４が駆動制御される。また、このとき、ＬＤ光量、
ディスク反射率の変動等による反射光量の変動の影響を
除去するため、フォーカシングディテクタ１２の出力信
号の和信号が加算アンプ１５によって出力され、この出
力がゲインコントロール回路１８に入力されており、こ
のゲインコントロール回路１８により、和信号に比例し
てフォーカスエラー信号の増幅率が調整される。

ところで、上述のフォーカシングサーボ制御では、ディ
スク１と対物レンズ３の距離がある範囲内でなければ制
御できないため、フォーカシングサーボ回路２３内には
対物レンズ３をディスク面に強制的に近づけて上下動さ
せる引き込み駆動回路２１と、ディスク１と対物レンズ
３の距離がある範囲内に入ったところでループスイッチ
１７をＯＮにしフォーカスサーボループを閉じる引き込
み検出回路２０が取付けられる。この引き込み検出回路
２０の一例を第４図に示す。また、この回路のタイミン
グチャートを第５図に示す。

尚、第４図において、符号２５はコンパレータ、符号２
６はフリップフロップを夫々示しており、前述のフォー
カスエラー信号Ａがコンパレータ２５に入力されて基準
信号（基準電圧■）と比較され、その比較結果に応じた
信号がコンパレータ２５から出力され、フリップフロッ
プ２６のクロックに入力される。

以下、上述の引き込み検出回路２０によるフォーカス引
き込み動作について説明する。

第３図乃至第４図において、フォーカシングサーボ回路
２３が起動されると、フリップフロップ２６のリセット
が解除され、引き込み駆動回路２１からアクチュエータ
坊区動回路１９に電圧が出力され、フォーカシングアク
チュエータ４が駆動されて対物レンズ３がディスク１に
近づいて行く。このときのフォーカスエラー信号は第５
図Ａのようになり、先ずディスク１の基板表面からの反
射光によるＳ生信号波形ａが現われ、続いて記録面での
Ｓ生信号波形すが現われる。フォーカスエラー信号がコ
ンパレータ２５に予め設定されたしきい値Ｖを越えると
、コンパレータ２５の出力は第５図Ｅのようになり、こ
のＥの信号の立ち上がりでフリップフロップ２６の出力
りがハイレベルになり、フォーカシングサーボループの
ループスイッチ１７がＯＮとなりフォーカシングサーボ
ループが閉じられる。また、これと同時に引き込み駆動
回路２１の電圧が切られ、対物レンズ３の焦点位置は、
通常のフォーカシングサーボ制御によって制御される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、以上において説明した焦点位置制御装置の場
合、フォーカス制御をＯＮにした時点では、通常、フォ
ーカスエラー信号はゼロでないため、フォーカスＯＮ時
にアクチュエータ４に大きな電流が流れ、対物レンズ３
が勢いあまってＳ生信号の検出範囲を越えてしまい、対
物レンズ３をフォーカス位置まで引き込めなくなること
がある。

そこでこれを防止するために、コンパレータ２５のしき
い値を下げることが考えられるが、しきい値を下げた場
合には、基板表面からの反射光によるＳ生信号と、記録
面からの反射光によるＳ生信号の区別がつかなくなり、
フォーカス位置が基板表面側に誤って引き込まれてしま
うことがあり、正確なフォーカス位置への引き込みをで
きなくなるという問題が生じる。

そこで、前述の特開昭６１−１２２９３４号に記載され
た発明では、引き込み検出回路２０に第１の基準値とフ
ォーカスエラー信号とを比較する第１のコンパレータと
、第２の基準値とフォーカスエラー信号とを比較する第
２のコンパレータとの２つのコンパレータを設け、且つ
、夫々のコンパレータに接続されるフリップフロップ回
路を設け、第１のコンパレータで、対物レンズ３とディ
スク１の記録面との間の距離が、面振れ検出可能範囲（
通常のフォーカスサーボ制御範囲）に入ったことを検出
し、この検出時点から第１番目にゼロクロスする点の近
傍になったことを第２のコンパレータで検出し、その時
点でサーボループをクローズにするように引き込み検出
回路を構成している。

しかしながら、このような構成においては、第２のコン
パレータの基準電圧が低く設定されているため、フォー
カスエラー信号にノイズがある場合には、それを第２の
コンパレータが誤って検出してしまうという不具合があ
り、またこれに加えて、コンパレータやフリップフロッ
プ回路が２組づつ必要なため、回路が複雑になるという
問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、誤動
作をすることなく確実にフォーカスサーボ制御への引き
込みを行いえるフォーカスサーボ引き込み系を備えた焦
点位置制御装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明による焦点位置制御装
置では、光源からの光ビーム光束を対物レンズを介して
情報記録媒体の記録面に導く光学的手段と、上記光束を
上記記録面に合焦せしめるために上記対物レンズを制御
信号に応じて光軸方向に駆動せしめる駆動手段と、上記
合焦点からのずれを検出するための光検出器と、上記記
録面からの反射光束を上記光検出器まで導く光学的手段
と、上記光検出器の出力を上記駆動手段の機械系の遅れ
を補償する位相補償回路を介して上記駆動手段に印加す
る焦点位置制御ループと、合焦点位置を探すために上記
駆動手段を駆動せしめる引き込み駆動回路と、上記焦点
位置制御ループ内に設けられたスイッチと、上記光検出
器の出力レベルを基準レベルと比較するヒステリシスコ
ンパレーターと、引き込み動作時においてコンパレ〜り
のレベルが一度変化して次に元に戻るときに上記スイッ
チを作動し上記制御ループを閉じる手段とを備え、上記
ヒステリシスコンパレータの基準レベルを上記記録面を
有する情報記録媒体の基板表面における上記光検出器か
らの出力レベルのピーク値よりも大きく設定し、且つ、
上記ヒステリシスコンパレータのヒステリシス電圧を上
記基準レベルと等しくする事を特徴とする。

〔作　　　用〕

本発明によれば、ヒステリシスコンパレータの基準レベ
ルを上記記録面を有する情報記録媒体の基板表面におけ
る上記光検出器からの出力レベルのピーク値よりも大き
く設定し、且つ、上記ヒステリシスコンパレータのヒス
テリシス電圧を上記基準レベルと等しくしたことにより
、コンパレータからの出力は、光検出器から入力される
フォーカスエラー信号が基準レベルを越えるとローに下
がるが、次にハイに上がるのは入力のフォーカスエラー
信号がゼロクロスするときになり、この立上りにより、
ループスイッチが作動して焦点位置制御ループが閉じら
れ通常のフォーカスサーボ制御が開始される。したがっ
て、引き込み系からフォーカスサーボループへの制御の
切換は、ゼロクロス点で行われることになり、誤動作を
することなく確実にフォーカスサーボ制御への引き込み
を行うことが可能となる。

〔実　施　例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

本発明による焦点位置制御装置は、半導体レーザー等の
光源から出射された光ビーム光束を対物レンズを介して
光ディスク等の情報記録媒体の記録面に導く光学的手段
と、上記光束を上記記録面に合焦せしめるために上記対
物レンズを制御信号に応じて光軸方向に駆動せしめる駆
動手段と、上記合焦点からのずれを検出するための２分
割受光素子等からなる光検出器と、上記記録面からの反
射光束を上記光検出器まで導く光学的手段と、上記光検
出器の出力を上記駆動手段の機械系の遅れを補償する位
相補償回路を介して上記駆動手段に印加する焦点位置制
御ループ（フォーカスサーボ制御ループ）と、合焦点位
置を探すために上記駆動手段を駆動せしめる引き込み駆
動回路と、上記焦点位置制御ループ内に設けられたルー
プスイッチと、上記光検出器の出力レベルを基準レベル
と比較するヒステリシスコンパレーターを備えた引き込
み検出回路と、引き込み動作時において上記コンパレー
タのレベルが一度変化して次に元に戻るときに上記ルー
プスイッチを作動し上記制御ループを閉じる手段とを備
えた構成からなり、その全体構成は第３図に示したもの
と同様のため、説明を省略する。

ここで、本発明の特徴とするところは、第３図中のフォ
ーカスサーボ引き込み検出回路２０を第１図に示すごと
くヒステリシスコンパレータ３１とフリップフロップ３
２、及び基準レベル（基準電圧）。

ヒステリシス電圧設定用の抵抗Ｒ１，Ｒ，とにより構成
し、ヒステリシスコンパレータ３１の基準レベルを光デ
ィスク等の情報記録媒体の基板表面からの反射光による
光検出器の出力レベルのピーク値よりも大きく設定し、
且つ、上記ヒステリシスコンパレータ３１のヒステリシ
ス電圧を上記基準レベルと等しく設定した事にある。

より具体的には、光検出器（フォーカシングディテクタ
ー）からのフォーカスエラー信号Ａをヒステリシス特性
を持たせたコンパレータ３１に入力し、このコンパレー
タ３１の基準レベルとなるしきい値電圧Ｖ　と、ヒステ
リシス電圧とを予め同じ値に設定しておくわけである。

このように設定することにより、コンパレータ３１から
の出力は、光検出器から入力されるフォーカスエラー信
号がしきい値を越えるとローに下がるが、次にハイに上
がるのは入力のフォーカスエラー信号がゼロクロスする
ときになり、この立上りにより、ループスイッチが作動
してフォーカスサーボループが閉じられ通常のフォーカ
スサーボ制御が開始される。

ここで、第２図は第１図に示すフォーカスサーボ引き込
み検出回路を用いた場合のタイミングチャートを示し、
以下、第２図を参照して本発明の動作について説明する
。

第１図、第２図、及び第３図において、フォーカスサー
ボ回路２３の作動が開始されると、先ず引き込み検出回
路２０のフリップフロップ３２のリセットが解除される
。また、このとき引き込み駆動回路２１の動作が開始さ
れ、アクチュエータ駆動回路１９に電圧が加えられ、対
物レンズ３の移動が開始される。この時、フォーカスエ
ラー信号は第２図のＡのように変化する。このフォーカ
スエラー信号がヒステリシスコンパレータ３１のしきい
値を越えると、出力はハイからローに変わり、次にフォ
カスエラー信号がゼロクロスする所で再びローからハイ
に立ち上がる。この立上りでフリップフロップ３２が動
作して、ループスイッチ１７へＯＮ信号が送られ、ルー
プスイッチ１７が閉じられ、また、引き込み駆動回路２
０の出力が切られて、通常のフォーカスサーボ制御が開
始される。

さて、以上のように、本発明による焦点位置制御装置に
おいては、ヒステリシスコンパレータ３１の基準レベル
は、光ディスク等の情報記録媒体の基板表面からの反射
光による光検出器の出力レベルのピーク値よりも大きく
設定されているため、基板表面からの反射光によるＳ字
信号を検出することがなく、確実に記録面に焦点位置を
合わせることができる。また、フォーカスサーボループ
への制御の切換は、前述したようにゼロクロス点で行わ
れるため、誤動作をすることなく確実にフォーカスサー
ボ制御への引き込みを行うことができる。

尚、第１図においてはヒステリシスコンパレータの一例
を示したが、本発明はこの構成に限定されるものではな
く種々の変更が可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり、本発明によれば、簡単な構成で、
確実にフォーカスサーボへの引き込みを行える焦点位置
引き込み系を構成できるので、安価で且つ性能のよい焦
点位置制御装置を提供することができる。

また、本発明によれば、情報記録媒体の基板面を記録面
と誤検知してフォーカス引き込みの誤動作を行うことが
防止され、また、ノイズや媒体表面の荒れ等の影響でフ
ォーカスエラー信号に乱れが生じた場合でも、確実にフ
ォーカス引き込みを行うことができる。

また、本発明によれば、フォーカスエラー信号のゼロク
ロス点でフォーカス引き込みが行われるため、フォーカ
ス引き込みを確実に且つ迅速に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す引き込み検出回路の概
略的構成図、第２図は第１図に示す引き込み検出回路の
動作を説明するためのタイミングチャート、第３図は焦
点位置制御装置の構成例を示す概略的構成図、第４図は
従来例を示す引き込み検出回路の概略的構成図、第５図
は第４図に示す引き込み検出回路の動作を説明するため
のタイミングチャートである。 １・・・・情報記録媒体、２・・・・モータ、３・・・
・対物レンズ、４・・・・フォーカシングアクチュエー
タ、５・・・・λ／４板、６・・・・偏光ビームスプリ
ッタ、７・・・・コリメートレンズ、８・・・・半導体
レーザー１０・・・・集光レンズ、１１・・・・ナイフ
ェツジ、１２・・・・光検知器、１３・・・・光ピツク
アップ、１４・・・・差動アンプ、１５・・・・加算ア
ンプ、１６・・・・位相補償回路、１７・・・・ループ
スイッチ、１８・・・・ゲインコントロール回路、１９
・・・・アクチュエータ駆動回路、２０・・・・引き込
み検出回路、２１・・・・引き込み駆動回路、２３・・
・・・フォーカスサーボ回路、３１・・・・ヒステリシ
スコンパレータ、３２・・・・フリップフロップ、Ｒ，
、Ｒ，・・・・・基準レベル設定用抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　光源からの光ビーム光束を対物レンズを介して情報記
   録媒体の記録面に導く光学的手段と、上記光束を上記記
   録面に合焦せしめるために上記対物レンズを制御信号に
   応じて光軸方向に駆動せしめる駆動手段と、上記合焦点
   からのずれを検出するための光検出器と、上記記録面か
   らの反射光束を上記光検出器まで導く光学的手段と、上
   記光検出器の出力を上記駆動手段の機械系の遅れを補償
   する位相補償回路を介して上記駆動手段に印加する焦点
   位置制御ループと、合焦点位置を探すために上記駆動手
   段を駆動せしめる引き込み駆動回路と、上記焦点位置制
   御ループ内に設けられたスイッチと、上記光検出器の出
   力レベルを基準レベルと比較するヒステリシスコンパレ
   ーターと、引き込み動作時においてコンパレータのレベ
   ルが一度変化して次に元に戻るときに上記スイッチを作
   動し上記制御ループを閉じる手段とを備え、上記ヒステ
   リシスコンパレータの基準レベルを上記記録面を有する
   情報記録媒体の基板表面における上記光検出器からの出
   力レベルのピーク値よりも大きく設定し、且つ、上記ヒ
   ステリシスコンパレータのヒステリシス電圧を上記基準
   レベルと等しくする事を特徴とする焦点位置制御装置。