JPH0376029A - 光学的情報記録再生装置 - 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、光学的情報記録再生装置に係り、特には、そ
のフォーカス制御に関する。

〈従来の技術〉 光学的情報記録再生装置において一般的に行われている
フォーカシングエラー検出の原理を第６図に基づいて説
明する。

図示しない発光ダイオードから出射された光ビームＩｔ
８を対物レンズ１を介して記録媒体Ａに入射し、記録媒
体Ａによって反射された光ビームｊ１゜を対物レンズ１
および集光レンズ２を介して二分割型のフォーカス制御
用受光素子４ａ、４ｂに入射する。対物レンズ１は、レ
ンズアクチュエータ（フォーカスコイル）１３に電流を
流すことにより、記録媒体Ａに対して接近・離間移動す
るように構成されている。

対物レンズｌと記録媒体Ａとの間の距離と受光素子４ａ
、４ｂの出力Ｖａ、Ｖｂとの関係を第７図に示す、対物
レンズ１が記録媒体Ａに対して合焦位置Ｐ、にあるとき
は、両受光素子４ａ、４ｂに対する入射光量が等しく出
力Ｖａ、Ｖｂも等しくなるが、前ビン位置Ｐ１にあると
きには、入射光量の変化によって、出力Ｖａは減少し、
出力Ｖｂは増加し、後ピン位置Ｐ２にあるときには、そ
の逆となる。

フォーカスサーボおよびその引き込みのために出力Ｖａ
、Ｖｂの差動出力Ｖｃと和動出力Ｖｄとを作る。差動出
力Ｖｃはフォーカスサーボに利用され、差動出力Ｖｃお
よび和動出力Ｖｄはフォーカスサーボの引き込みに利用
される。フォーカスサーボは差動出力Ｖｃの極小点■と
極大点＠との間のリニアな領域で起動を行う必要がある
。

ところで、合焦時には差動出力Ｖｃがゼロとなるが、対
物レンズｌと記録媒体Ａとの距離が小さ過ぎたり大き過
ぎたりする場合にも、受光素子４ａ、４ｂに光ビームｌ
、が全く入射されないため、差動出力Ｖｃがゼロとなる
。そこで、フォーカスサーボの引き込みにおいては、和
動出力ＶｄがスレツシユレベルＶｒｅｆを超える起動領
域Ａｒ内で差動出力Ｖｃのゼロクロス点Ｏを検出するよ
うにしている。

次に、従来のフォーカスサーボシステムを第８図に基づ
いて説明する。

ＣＰＵ９は、内部で作成した一定の上昇率をもって直線
的に増加するレンズ引込みデータＤＰＵＬＬをＤ／Ａ変
換器１０に出力する。Ｄ／Ａ変換器１０は、レンズ引込
みデータＤ□、をＤ／Ａ変換するが、その変換された駆
動信号Ｓ０は第９図で破線で示すように階段波形となる
。この階段波形の駆動信号Ｓ、がレンズ駆動回路１２に
出力される。レンズ駆動回路１２は、駆動信号Ｓ、を増
幅して駆動電流Ｉ、をレンズアクチュエータ１３に供給
する。これによって、対物レンズｌの引き込みが開始さ
れ、対物レンズ１は記録媒体Ａから次第に離れていく。

レンズ位置検出部３において、両受光素子４ａ。

４ｂの出力Ｖａ、Ｖｂが差動増幅器５と和動増幅器６と
に人力され、差動出力Ｖｃと和動出力ＶｄとがＡ／Ｄ変
換器７，８を介してＣＰＵ９に読み込まれる。ＣＰＵ９
は、差動出力Ｖｃと和動出力Ｖｄとを監視し、和動出力
ＶｄがスレツシユレベルＶｒｅｆを超えていて起動領域
Ａｒ内にあることを確認した状態で差動出力Ｖｃがゼロ
レベルに達するかどうかを判断する。この判断が成立し
たとき、ＣＰＵ９は、フォーカスサーボスタート用のア
ナログスイッチ１５に、これをＯＮする指令信号ＳＳｔ
を与えると同時に、Ｄ／Ａ変換器１０に出力しているレ
ンズ引込みデータＤＦＤＬＬの増加を停止して、現在の
データ値をホールドする。アナログスイッチ１５は、差
動増幅器５で作られた差動出力ＶＣを制御回路１４に導
くためのスイッチであり、そのＯＮによってフォーカス
サーボループが形成される。

差動出力Ｖｃが一旦ゼロレベルになっても、対物レンズ
ｌは慣性によって僅かにオーバーシュートし、ゼロレベ
ルを少し超えることになる。しかし、すでにフォーカス
サーボループが形成されており、制御回路１４は、差動
出力Ｖｃに基づいてレンズ駆動回路１２を制御し、差動
出力Ｖｃがゼロレベルに安定するようネガティブフィー
ドバックを行う０以上のようにして、対物レンズ１は、
フォーカスサーボの起動領域Ａｒ内に引き込まれた後に
開始されるフォーカスサーボによって記録媒体Ａに対す
る合焦位ＩＦ　ｐ　ｏで停止することになる。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、レンズアクチュエータ１３は、−ａ的に、第
１Ｏ図に示すような周波数特性をもっており、ゲインが
一定となる周波数領域はかなり狭いものとなっている。

そして、通常、Ｄ／Ａ変換器１０からの階段波形の駆動
信号ＳＩｌは、ゲインが最大となる共振周波数ｆＣの近
傍の周波数をもっている。

従来例においては、Ｄ／Ａ変換器１０から共振周波数ｆ
ｃの近傍周波数の階段波形の駆動信号Ｓ。

をレンズ駆動回路１２に直接的に与えていたため、第９
図で実線で示すように、駆動信号Ｓ１１のレベルが１段
階ずつ変化するごとに対物レンズ１の動きに残留振動Ｏ
１ｌ　（ハンチング〉が発生してしまい、フォーカスサ
ーボの起動を安定的に行えないという問題があった。

すなわち、第１１図のように、対物レンズ１が一旦、フ
ォーカスサーボの起動領域Ａｒ内に入ってきてゼロクロ
ス点Ｏに達し、駆動信号Ｓ、をホールドしたとしても、
その大きなゲインによる残留振動のために極大点＠を超
えて起動領域Ａｒから外れてしまうことがあり、そうな
ると、アナログスイッチ１５のＯＮに基づくフォーカス
サーボループの形成時において、非合焦の位置でゼロク
ロスするポイントＯで対物レンズ１が停止されてしまう
ことになる。すなわち、フォーカスサーボの引き込みに
失敗する。フォーカスサーボの引き込みが正常に行われ
ないと、次工程の記録／再生が全くできなくなってしま
う。

和１１Ｊ出力Ｖｄに対するスレッシュレベルＶ　ｒｅｔ
を下げることによって起動領域Ａｒを広げれば、その広
がった起動領域Ａｒ内で良好な引き込み動作を行わせる
ことは可能であるが、スレッシュレベルＶ　ｒｅｆを下
げると、和動出力Ｖｄが生じないＳ’ＪＩＭでもノイズ
によってスレッシュレベルＶｒｅｆを超えることがあり
、誤動作の原因となる。

階段波形の駆動信号ＳＤの１ステツプを小さくすれば、
対物レンズ１の残留振動Ｃ）ａの振幅も小さくなり、フ
ォーカスサーボループの形成時において、対物レンズ１
が起動領域Ａｒ内に存在する状態でフォーカスサーボを
スタートすることが可能ではある。しかし、駆動信号Ｓ
５のステップを小さくするには、Ｄ／Ａ変換器１０とし
て分解能の高いものを採用しなければならなくなって、
大幅なコストアップを招くとともに、対物レンズｌを同
じ距離移動させるのにＣＰＵ９の負担が増大するという
問題も生じる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、大幅なコストアップやＣＰＵの負担増を招くことな
く、フォーカスサーボの引き込みを安定良く行えるよう
にすることを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、このような目的を達成するために、次のよう
な構成をとる。

すなわち、本発明の光学的情報記録再生装置は、ＣＰＵ
から送出したレンズ引込みデータを階段波形の駆動信号
に変換するＤ／Ａ変換器と、このＤ／Ａ変換器からの駆
動信号に基づいて対物レンズのアクチュエータに駆動電
流を供給するレンズ駆動回路と、記録媒体から反射され
た光ビームを検出して差動出力と和動出力とをＣＰＵに
送出するレンズ位置検出部と、ＣＰＵが和動出力に基づ
いて対物レンズが起動領域内にあると判断した状態で差
動出力がゼロクロスしたと判断したときに、ＣＰＵから
の指令により、差動出力を入力してレンズ駆動回路をｆ
ｌｔｌ［するＩＪＷ回路とを備えた光学的情報記録再生
装置において、前記Ｄ／Ａ変換器とレンズ駆動回路との
間に、前記レンズアクチュエータの周波数特性における
共振周波数以上の周波数成分を前記階段波形の駆動信号
からカットするローパスフィルタを挿入してあることを
特徴とするものである。

〈作用〉 本発明の上記構成による作用は、次のとおりである。

すなわち、ローパスフィルタがＤ／Ａ変換器より出力さ
れる駆動信号から、レンズアクチュエータの共振周波数
以上の周波敗威分をカットするので、ローパスフィルタ
からレンズ駆動回路に与えられる信号が滑らかになり、
これに伴って対物レンズの動きも滑らかで緩やかなもの
となる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

まず、光学的情報記録再生装置における光学系を第５図
に基づいて説明する。

半導体レーザ２１から出射された記録用光ビームｌ、は
、コリメートレンズ２２．整形プリズム２３゜開口絞り
２４．偏光ビームスプリッタ２５および対物レンズｌを
介して記録媒体Ａ上にスポットを形威し、記録媒体Ａに
ピットを形成することにより情報を記録する。

また、発光ダイオード２６から出射された再生用光ビー
ムｌ！は、コリメートレンズ２７．偏光ビ−ムスブリッ
タ２５および対物レンズｌを介して記録媒体Ａ上にスボ
７トを形成し、記録媒体Ａから反射された再生用光ビー
ム１３は、対物レンズ１゜偏光ビームスプリッタ２５．
ξシー２８および集光レンズ２を介してフォトダイオー
ドなどの光検出器２９によって光量が検出される。この
光検出器２９は、二分割型のフォーカス制御用の受光素
子４ａ、４ｂのほかに、再生用受光素子やトラッキング
サーボ用の受光素子を有している。

次に、第１図に基づいて光学的情報記録再生装置におけ
るフォーカスサーボシステムの構成を説明する。

レンズ位置検出部３は、記録媒体Ａに対する対物レンズ
ｌの相対的位置を検出するもので、前記の受光素子４ａ
、４ｂと、両受光素子４ａ、４ｂの出力Ｖａ、Ｖｂの差
動出力Ｖｃ　（＝Ｖａ−Ｖｂ）を出力する差動増幅器５
と、再出力Ｖａ、Ｖｂの和動出力Ｖｄ　（−Ｖａ＋Ｖｂ
）を出力する和動増幅器６とから構成されている。差動
増幅器５．和動増幅器６はそれぞれＡ／Ｄ変換器７．８
を介してＣＰＵ９に接続されている。

ＣＰＵ９は、Ａ／Ｄ変換器７を介して入力された差動出
力Ｖｃと、Ａ／Ｄ変換器８を介して入力された和動出力
Ｖｄとを監視し、和動出力ＶｄがスレッシュレベルＶ　
ｒｅｆを超えたかどうかの判断、差動出力Ｖｃがゼロレ
ベルに達したかどうかの判断等を行うとともに、和動出
力ＶｄがスレンシュレベルＶｒｅｆを超えて対物レンズ
ｌが起動領域Ａｒ内に入っている状態で差動出力Ｖｃが
ゼロレベルに達したときにフォーカスサーボスタート指
令信号Ｓｓｔを出力し、かつ、一定の上昇率をもって直
線的に増加するレンズ引込みデータＤ？ｔｌＬｔを作成
して出力するように構成されている。

Ｄ／Ａ変換器１０は、ＣＰＵ９からレンズ引込みデータ
Ｄ　ＰＩＩＬＬを人力して、これをアナログ化し階段波
形の駆動信号Ｓｏを出力するように構成されている。こ
のＤ／Ａ変換器１０とレンズ駆動回路１２との間に、第
２図に示したレンズアクチエエータ１３の周波数特性ａ
における共振周波数１０以上の周波数成分をカットする
周波数特性すをもつローパスフィルタｌｌが挿入されて
いる。

レンズ駆動回路１２は、ローパスフィルタ１１の出力信
号Ｓ　ＬＰＦを増幅してレンズアクチエエータ１３（フ
ォーカスコイル）に駆動電流■。を供給するものである
。制御回路１４は、フォーカスサーボループが形成され
た後に、差動出力Ｖｃに基づいてレンズ駆動回路１２を
制御するものであり、ＣＰＵ９からのフォーカスサーボ
スタート指令信号ｓａｙによってＯＮするアナログスイ
ッチ１５によって差動増幅器５と接続されるように構成
されている。

次に、この実施例の動作を説明する。

初期段階では、対物レンズ１は記録媒体Ａに最も接近し
た位置にある。また、アナログスイッチ１５はＯＦＦと
なっている０発光ダイオード２６を点灯して、再生用光
ビーム１ｔを記録媒体Ａに出射し、記録媒体Ａで反射さ
れた再生用光ビーム１゜を光検出器２９（レンズ位置検
出部３）においてピックアップし、フォーカスサーボと
トラッキングサーボを行いながら、記録媒体Ａの記録情
報を再生する。情報再生に先立つフォーカスサーボば、
次のように行われる。

まず、対物レンズ１を起動領域Ａｒにもってくるための
引き込み動作を行う、すなわち、ＣＰＵ９は、内部で作
成した一定の上昇率をもって直線的に増加するレンズ引
込みデータＤ　ＰＤＬＬをＤ／Ａ変換器１０に出力する
。Ｄ／Ａ変換器１０は、レンズ引込みデータＤＰＩＩＬ
ＬをＤ／Ａ変換した第３図で破線で示す階段波形の駆動
信号Ｓｏをローパスフィルタ１１に出力する。

ローパスフィルタ１１は、レンズアクチュエータ１３の
周波数特性ａにおける共振周波数１０以上の周波数成分
をカットした出力信号Ｓ　ＬＰＶをレンズ駆動回路１２
に出力する。この出力信号Ｓ　ＬＰＦの波形は、第３図
で実線で示すように、駆動信号Ｓ。

の階段波形よりも滑らかに上昇する波形となる。

レンズ駆動回路１２は、ローパスフィルタ１１の出力信
号ＳＬ□を増幅してレンズアクチュエータ１３に駆動電
流Ｉｌｌを供給する。これによって、対物レンズｌの引
き込みが開始され、対物レンズ１は記録媒体Ａから次第
に離れていく、この場合、口−パスフィルタ１１の出力
信号Ｓ　ＬＰＦが滑らかなものであることから、第３図
で二点鎖線で示すように、対物レンズ１の動きも残留振
動（ハンチング）を生じない滑らかで緩やかなものとな
る。

対物レンズ１の引き込み移動に伴ってレンズ位置検出部
３における受光素子４ａ、４ｂの出力Ｖａ、Ｖｂが次第
に変化していく、すると、第４図に示すように、差動増
幅器５の差動出力Ｖｃは、ゼロレベルから一旦極小点■
に向かって低下し、極小点■からゼロクロス点■に向か
って次第に上昇していく、一方、和動増幅器６の和動出
力Ｖｄは差動出力Ｖｃが極小点■に達する前にスレッシ
ュレベルＶｒｅｆを超える。

差動出力Ｖｃと和動出力ＶｄとをＡ／Ｄ変換器７．８を
介して入力したＣＰＵ９は、和動出力Ｖｄがスレッシュ
レベルＶ　ｒｅｆを超えている状態、つまり対物レンズ
１が起動領域Ａｒ内に入っている状態で、差動出力Ｖｃ
がゼロクロス点■に達するかどうかを判断する。その判
断が成立すると、ＣＰＵ９は、フォーカスサーボスター
ト指令信号ＳＩＴを出力してアナログスイッチ１５をＯ
Ｎにする。

これによって、差動増幅器５と制御回路１４とが接続さ
れ、フォーカスサーボループが形成される。

同時に、ＣＰＵ９は、レンズ引込みデータＤＰｏＬＬの
増加を停止して、現在のデータ値にホールドする。

差動出力Ｖｃが一旦ゼロレベルになっても、対物レンズ
ｌは慣性によって僅かにオーバーシュートし、ゼロレベ
ルを少し超えることになるが、その動きは前述のとおり
滑らかで緩やかなものであるので、フォーカスサーボの
起動領域Ａｒから外れることはなく、この起動領域Ａｒ
内に確実に引き込まれることになる。

そして、すでにフォーカスサーボループが形成されてい
るから、制御回路１４が差動出力Ｖｃに基づいてレンズ
駆動回路１２を制御し、差動出力Ｖｃがゼロレベルに安
定するようネガティブフィードバックを行う、このフォ
ーカスサーボは、対物レンズ１を起動領域Ａｒ内に確実
に引き込んだ状態から開始されるので、対物レンズ１を
記録媒体Ａに対して合焦位置Ｐ、まで速やかに移動し停
止させることができる。

このように、フォーカスサーボの引き込みが正常に行わ
れ、フォーカスサーボによる合焦制御も正確に行われる
から、次工程の記ｉ！／再生を所期通り良好に行うこと
ができる。

この実施例によれば、和動出力Ｖｄに対するスレッシュ
レベルＶ　ｒｅｆを下げることなく起動ｆＩＩ域Ａｒ内
に確実に対物レンズ１を引き込むことができるため、ス
レッシュレベルＶｒｅｆを低くした場合のようなノイズ
による誤動作を防止できる。

また、階段波形の駆動信号Ｓ、の１ステツプを小さくし
なくても、ローパスフィルタ１１の存在によって対物レ
ンズ１の残留振動を抑制できるため、ことさら分解能が
充分に高いＤ／Ａ変換器ＩＯを用いる必要がなく、ロー
パスフィルタ１１の追加だけですむのでコストアップを
抑制できる。また、対物レンズｌを同じ距離移動させる
に当たってのＣＰＵ６の負担の増大もない。

〈発明の効果〉 以上のことから、本発明によれば、次のような効果が発
揮される。

すなわち、ローパスフィルタによって、Ｄ／Ａ変換器よ
り出力される駆動信号から、レンズアクチュエータの共
振周波数以上の周波数成分をカットして、レンズ駆動回
路に与える信号を滑らかなものとしたので、残留振動を
起こさせることなく対物レンズを滑らかかつ緩やかに引
き込むことができ、対物レンズを起動領域内に確実に引
き込んだ状態でフォーカスサーボを開始することができ
るため、対物レンズの合焦制御を良好に行うことができ
る。

したがって、ことさら分解能が充分に高いＤ／Ａ変換器
を用いて階段波形の駆動信号の１ステツプを小さくする
必要がなく、ローパスフィルタの追加だけですむので、
コストアップを抑制しながら、かつ、対物レンズを同じ
距離移動させるに当たってのＣＰＵの負担を増大させる
ことなく、引き込み動作を確実なものにすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例に係り、第１図
は光学的情報記録再生装置におけるフォーカスサーボシ
ステムを示すブロック図、第２図はレンズアクチュエー
タおよびローパスフィルタの周波数特性図、第３図は信
号および対物レンズの動きを示す波形図、第４図は引き
込み動作の説明図、第５図は光学的情報記録再生装置に
おける光学系を示す斜視図である。 第６図ないし第１１図は従来例に係り、第６図はフォー
カシングエラー検出の原理説明図、第７図は動作説明の
ための波形図、第８図は従来例のフォーカスサーボシス
テムのブロック図、第９図は信号および対物レンズの動
きを示す波形図、第１０図はレンズアクチュエータの周
波数特性図、第１１図は引き込み動作失敗の様子を示す
説明図である。 １・・・対物レンズ ３・・・レンズ位置検出部 ４ａ、４ｂ・・・受光素子 ５・・・差動増幅器 ６・・・和動増幅器 第１図 第３囚 ９・・・ＣＰＵ １０・・・Ｄ／Ａ変換器 １１・・・ローパスフィルタ １２・・・レンズ駆動回路 １３・・・レンズアクチュエータ １４・・・ＩｔＩｌＩｎ１図１ １１１・・アナログスイッチ Ａ・・・記録媒体 Ａｒ・・・起動領域 Ｖｃ・・・差動出力 Ｖｄ・・・和動出力 Ｄ　ｐｕＬｌ・・レンズ引込みデータ Ｓ、・・・階段波形の駆動信号 ＳＬ□・・・ローパスフィルタの出力信号■。・・・駆
動電流

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＣＰＵから送出したレンズ引込みデータを階段波
   形の駆動信号に変換するＤ／Ａ変換器と、このＤ／Ａ変
   換器からの駆動信号に基づいて対物レンズのアクチュエ
   ータに駆動電流を供給するレンズ駆動回路と、 記録媒体から反射された光ビームを検出して差動出力と
   和動出力とをＣＰＵに送出するレンズ位置検出部と、 ＣＰＵが和動出力に基づいて対物レンズが起動領域内に
   あると判断した状態で差動出力がゼロクロスしたと判断
   したときに、ＣＰＵからの指令により、差動出力を入力
   してレンズ駆動回路を制御する制御回路とを備えた光学
   的情報記録再生装置において、 前記Ｄ／Ａ変換器とレンズ駆動回路との間に、前記レン
   ズアクチュエータの周波数特性における共振周波数以上
   の周波数成分を前記階段波形の駆動信号からカットする
   ローパスフィルタを挿入してあることを特徴とする光学
   的情報記録再生装置。