JPH05182212A - 光学式検出装置 - Google Patents

光学式検出装置

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JPH05182212A
JPH05182212A JP4166223A JP16622392A JPH05182212A JP H05182212 A JPH05182212 A JP H05182212A JP 4166223 A JP4166223 A JP 4166223A JP 16622392 A JP16622392 A JP 16622392A JP H05182212 A JPH05182212 A JP H05182212A
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    • G11B7/08511Methods for track change, selection or preliminary positioning by moving the head with focus pull-in only
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    • G11B7/09Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B7/0908Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for focusing only
    • G11B7/0916Foucault or knife-edge methods

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  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Moving Of The Head For Recording And Reproducing By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 焦点がその制御範囲がはずれた後直ちに制御
範囲内に戻すことができる光学式検出装置を提供する。 【構成】 アクチュエータ(8)を用いてビーム(2)
の焦点を記録媒体(6)の情報に対して相対的に移動さ
せる。焦点検出ユニット(7)は、予め定めた制御範囲
内において焦点と情報面(5)との間の距離(dl)を
表わす焦点誤差信号を発生する。焦点検出ユニット
(7)は、焦点が制御範囲(B)外に位置することを表
わす焦点位置信号(CA)も発生する。制御回路(3
3)は焦点誤差信号(FE)からアクチュエータ(8)
用の制御信号を取り出し、焦点をほぼ情報面内に維持す
る。検出装置は、焦点位置信号(CA)に基いて時間変
化するアクチュエータ(8)用の置換制御信号(FA)
を発生させる信号発生器(44,41,50,51)を
含み、焦点(9)を制御範囲(B)内に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、放射ビームを発生する
放射源と、放射ビームを記録媒体の情報面上に集束させ
る光学系と、放射ビームの焦点を情報面に対して変位さ
せる焦点アクチュエータと、予め定めた焦点制御範囲内
において前記焦点と情報面との間の距離を表わす焦点誤
差信号を発生すると共に、焦点が前記焦点制御範囲外に
位置するか否かを表わす焦点位置信号を発生する焦点検
出ユニットと、前記焦点誤差信号に応じてアクチュエー
タ制御信号を発生して焦点をほぼ情報面内に維持する焦
点制御ユニットと、焦点位置信号が、焦点が焦点制御範
囲を超える予め定めた焦点位置を示すと直ちに、焦点位
置信号に基いて時間と共に変化する置換制御信号を発生
すると共に、焦点が焦点制御範囲に戻ったことを表わす
信号に応じて置換制御信号の発生を終了する信号発生器
とを具える光学式検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】上記型式の光学式検出装置は、米国特許
第4689,074号から既知である。この既知の光学
式検出装置は反射性情報層を有する光情報媒体を再生す
る光学式再生装置に含まれている。再生操作中放射ビー
ムの焦点は情報層の面内に維持される。一方、例えば機
械的な衝撃やディスクの欠陥に起因して焦点が焦点制御
範囲からはずれ、有用な焦点誤差信号が発生せず焦点制
御が不可能になる場合がある。既知の光学式検出装置で
は、焦点制御範囲からはずれたことが検出され、この検
出の後時間と共に変化し三角波信号の形態の置換制御信
号が発生し、この信号に基いて焦点を情報層と直交する
方向に移動させるように構成されている。そして、焦点
の制御操作中に焦点は焦点制御範囲を通り、置換制御信
号の発生は焦点制御範囲内において終了している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】光学式検出装置では、
焦点が焦点制御範囲からはずれている期間中情報層の情
報の再生を行なうことができないため、焦点を情報層の
面内にできるだけ速く戻すことは極めて重要である。従
って、本発明の目的は、焦点が焦点制御範囲からはずれ
た後直ちに焦点制御範囲内に戻すことができる光学式検
出装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段並びに作用】上記目的を達
成するため、本発明による光学式検出装置は、前記信号
発生器が、焦点が焦点制御範囲からはずれた際の焦点誤
差の符号を表わす信号に対応する方向の置換制御信号の
発生の開始を実行する手段を具えることを特徴とする。
【0005】焦点が焦点制御範囲からはずれたことが検
出された瞬時において、焦点誤差信号はもはや焦点誤差
の大きさを表示しないが、焦点誤差の符号はこの時点に
おいても依然として焦点誤差の方向を表わしている。従
って、制御範囲からはずれた時点における置換制御信号
の方向を焦点誤差信号の符号に対応させることにより、
捕捉制御開始後直ちに焦点は焦点制御範囲の方向に向け
て移動し、すみやかに制御範囲内に位置することにな
る。捕捉制御は、焦点制御範囲の焦点がはずれた側の初
期位置で開始することが望ましい。この初期位置は、ア
クチュエータの移動範囲の一方の最終位置とすることが
できる。捕捉制御が開始される初期位置は、焦点制御範
囲からはずれた時点の焦点誤差の符号により決定され
る。一方、捕捉制御は、焦点がその制御範囲からはずれ
た瞬時におけるアクチュエータの位置に最も接近した位
置で開始することも好ましい。
【0006】本発明による光学式検出装置の実施例は、
前記制御回路が積分器を有し、前記焦点アクチュエータ
を積分された焦点誤差信号に応じて制御し、前記信号発
生器を、焦点が焦点制御範囲からはずれたとき積分され
た焦点誤差信号の値に対応する値を有する置換制御信号
の発生の開始を実行するように構成したことを特徴とす
る。
【0007】積分された誤差信号はアクチュエータの位
置を表わすので、積分された誤差信号を用いることは極
めて有用な効果を有している。以下図面に基き本発明を
詳細に説明する。
【0008】
【実施例】図1は本発明による検出装置を線図的に示
す。符号1は、例えば半導体レーザの形態をした放射源
を示す。放射源1はビーム2を発生する。レンズ3及び
4を有する光学系を介して、ビーム2は例えば光情報記
録媒体6の反射性情報面5上に集束する。アクチュエー
タ8によりレンズ4を移動させてビーム2の焦点9を情
報層と直交する矢印10で示す方向に移動させることが
できる。情報層5で反射したビームは、例えばハーフミ
ラー13から成るビームスプリッタを経て焦点検出ユニ
ット7に入射する。焦点検出ユニット7は、反射ビーム
から焦点誤差信号FE及び焦点位置信号CAを取り出す
通常の型式の焦点検出ユニットとする。この焦点検出ユ
ニット7はいわゆるフーコー型とすることができる。こ
の型式の検出装置は例えば屋根型プリズムの形態のビー
ムスプリッタを有し、このビームスプリッタにより放射
ビームを2本のサブビーム2a及び2bに分割し、これ
らサブビームはライン状に配置した4個の放射感知検出
器D1,D2,D3及びD4上に入射する。これら検出
器D1−−−D4は、各検出器に入射した放射を表わす
4個の信号I1−−−I4を発生する。信号結合回路1
4から、例えば以下の式に基いて焦点誤差信号FE及び
焦点位置信号CAを取り出す。 FE=(I1+I4)−(I2+I3) CA=I1+I2+I3+I4
【0009】図2は、焦点9と情報層5との間の距離で
ある焦点誤差dlに対する信号FE及びCAの変化を示
す。焦点制御範囲B内において、焦点誤差信号FEは焦
点誤差dlを表わす。信号CAは、焦点誤差が零の場合
最大となり、焦点誤差dlが増大するに従って除々に減
少する。この場合、信号CAは焦点状態をも表わし、す
なわち信号CAが例えば数m秒程度の予め定めた時間期
間に亘って例えば図2に示す閾値CAD以下になった場
合、焦点9が、焦点誤差信号FEに応じて焦点の位置を
制御する焦点制御系が焦点9を情報面5に戻すことがで
きなくなる距離だけ焦点範囲Bから離間しているとみな
すことができる。信号FE及びCAは制御ユニット12
に供給され、これら2個の信号からアクチュエータ8を
制御する制御信号FAを取り出す。
【0010】本例において、いわゆる二重フーコー型の
検出ユニットを用いて焦点誤差信号FE及び焦点位置信
号CAから制御信号を取り出す。この焦点誤差信号は、
例えば非点収差型又は単一フーコー型のような別の型式
の焦点検出ユニットを用いて取り出すこともできる。図
3は制御ユニット12の一例の構成を示す。制御ユニッ
トは焦点誤差信号FEを受信する入力端子30を有す
る。焦点誤差信号FEは電子的に動作するスイッチ素子
32を介して制御回路33に供給し、この焦点誤差信号
FEから制御信号FAを取り出す。制御ユニット33
は、焦点誤差信号FEと、この焦点誤差信号FEの微分
値及び積分値との線形結合である制御信号を取り出す通
常の型式の回路とする。図示の実施例において、制御回
路33はフィルタ回路34を有し、その入力部をスイッ
チ素子32を介して入力端子30に結合する。フィルタ
回路34は、焦点誤差信号FEから高周波成分DEFを
分離するように配置する。この高周波成分DEFは、本
質的に焦点誤差信号FEの微分値に等しい。この高周波
成分DEFは電子的に作動するスイッチ素子35を介し
て加算回路36に供給する。フィルタ回路34は、高周
波成分が除去された焦点誤差信号も発生する。この高周
波成分のない焦点誤差信号は信号FELと称する。信号
FELは、利得因子kp の増幅器及び電子的に作動する
スイッチ素子を介して加算回路36に供給する。信号F
ELは利得因子ki の増幅器39及びマルチプレクサ回
路40を介して積分器41にも供給する。積分器41の
出力部における積分値も加算回路36に供給する。加算
回路36の出力信号は、調整可能な利得因子を有する増
幅器42を介してノイズフィルタ43に供給して焦点制
御ループのループゲインを調整する。ノイズフィルタ4
3の出力信号はアクチュエータ8用の制御信号FAとし
て作動する。
【0011】焦点9が焦点制御範囲B内に維持されてい
る正常動作期間中、スイッチ素子32は焦点誤差信号F
Eがフィルタ回路34まで通過する状態にある。この場
合、スイッチ素子35及び38も導通状態にあり、マル
チプレクサ回路40は増幅器39の出力信号が積分器4
1まで通過する状態にある。このような状態において、
制御回路33は制御信号FAを調整することによりアク
チュエータ8を制御するので、焦点誤差信号FEつまり
焦点誤差dlはほぼ零に等しくなる。例えば、情報媒体
6の欠陥やショックのような外乱により、焦点が焦点制
御範囲からずれてしまい、制御回路33がもはや焦点9
を情報面5に戻すことができなくなるおそれがある。制
御ユニット12は焦点9の焦点制御範囲Bからの変位を
検出する制御回路44を具えると共にこの制御回路44
によって制御される捕捉回路を含み、この捕捉回路を用
いて制御回路44による焦点9の焦点制御範囲からのず
れの検出に応じてアクチュエータ8内の置換制御信号を
発生させて焦点9を焦点制御範囲B内に戻す。制御回路
44は信号CAを受信する入力部31を有する。入力部
31における信号CAはローパスフィルタ45を介して
比較器46の非反転入力端子に供給する。比較器46の
反転入力端子にはデュアル入力マルチプレクサ回路47
からの出力信号が入力する。このマルチプレクサ回路の
入力部には閾値CAD及びCAS(図2参照)を表わす
2個のレベル基準信号をそれぞれ供給する。マルチプレ
クサ回路47は制御信号RSによって制御され、この制
御信号は、焦点誤差信号FEに応じて焦点制御が行なわ
れる正常動作中論理0値をとる。この制御は、制御信号
RSが論理0値をとる場合閾値CADを表わす基準レベ
ル信号が比較器46に供給されるように行なう。信号C
Aの信号レベルが閾値CAD以下の場合、比較器は論理
1値を有する論理信号FOKを発生する。この信号FO
Kに応じて、スイッチ素子32は、フィルタ回路34の
入力部に零の焦点誤差に相当する信号値を有する信号F
EOが供給される状態になる。信号FOKはANDゲー
ト48の第1入力部及び信号FOKを約3m秒だけ遅延
させる遅延回路にも供給する。遅延信号はANDゲート
48の第2の入力部に供給する。ANDゲート48は、
信号CAが少なくとも3m秒間に亘って閾値CAD以下
になる場合論理1値信号を発生する。この場合、信号C
Aの信号レベルの低下は、焦点が焦点制御範囲Bからず
れたことに起因するものとし、より短い時間期間に亘っ
て信号CAの信号レベルをドロップアウトさせるいわゆ
るドロップアウトに起因するものでないものとする。
【0012】図示の実施例の制御回路44は、検出器D
1−−−D4によって受光された放射の和を表わす焦点
位置信号に基いて焦点の焦点制御範囲からのずれを検出
する。しかしながら、焦点制御範囲からのずれは種々の
焦点位置信号に応じて発生する可能性がある。例えば、
情報パターンが検出されているとき、焦点制御範囲から
のずれは検出信号中の高周波成分の存在を示す信号に応
じて検出されることができる。
【0013】ANDゲート48の出力信号をフリップフ
ロップ49のセット入力部に供給する。このフリップフ
ロップ49は、セット入力部における0−1遷移に応じ
て出力信号が論理1値を有する信号を発生する状態にな
る。フリップフロップ49の出力信号は制御信号RSと
なる。制御信号の0−1遷移は、焦点9が焦点制御範囲
からずれたことを示す。信号RSを用いてスイッチ素子
35及び38を制御する。これらスイッチ素子は、制御
信号RSが論理1値をとる場合非導通状態をとる。さら
に、信号RSを用いて信号発生器を起動させ、置換制御
信号をアクチュエータに供給して焦点9を焦点制御範囲
B内に戻す。
【0014】信号発生器は回路50を有し、この回路5
0は、焦点9が焦点制御範囲Bからずれたことが検出さ
れた瞬時における焦点誤差信号FEの符号に応じて正の
単位値+1又は負の単位値−1をとる1/−1信号を発
生する。単位値の決定に際し、回路50に焦点誤差信号
の符号を表わす信号FES及び信号FOKを供給する。
信号FESは、例えば通常の符号検出器である回路50
を用いて焦点誤差信号FEから取り出すことができる。
1/−1信号は乗算器51に供給し、調整可能な値RI
を乗算する。乗算器の出力信号はマルチプレクサ回路4
0を介して積分器41に供給する。
【0015】信号発生器の動作は以下の通りである。ま
ず、焦点9を焦点制御範囲B内に維持し、信号RSが論
理1をとるように設定する。これにより、マルチプレク
サ40は乗算器51からの出力信号が積分器41に供給
される状態になる。さらに、スイッチ素子35及び38
は非導通状態になる。これら全ての動作により、焦点誤
差信号FEに直接依存するように使用されるオリジナル
の制御信号は、積分器41の出力部の信号値にだけ依存
する制御信号FAによって置換されることになる。乗算
器51の出力信号は積分器41の入力部に供給されるの
で、積分器の出力信号つまり1/−1信号の符号に依存
する置換制御信号FAは一定の速度で増加又は減少す
る。従って、焦点は適切に制御され、情報層5の面と直
交する方向に移動する。
【0016】焦点誤差信号が焦点制御範囲からずれた時
点における焦点誤差信号の符号に等しい1/−1信号の
符号を選択することにより、焦点9は、置換制御信号F
Aに応じて焦点制御範囲の方向に再び移動する。図4は
外乱によって焦点が焦点制御範囲Bからずれた状態にお
ける信号dl,FE,CA,FES及びFAの時間変化
を示す。時間期間t0からt1において、焦点9の位置
は焦点誤差信号FEに基いて制御回路33により制御さ
れる。瞬時t1において外乱が発生し、この外乱により
焦点9が焦点制御範囲Bからはずれる。これにより、焦
点誤差信号FEの大きさは急激に増加し直ちにほぼ零ま
で減少する。信号CAの大きさは急激に減少する。瞬時
t2において、信号CAは閾値CADに到達し、この結
果焦点誤差信号FEの制御回路33への供給は遮断され
信号FEOが制御回路に供給される。この場合、制御信
号FAは積分器41の出力信号の値によってだけ決定さ
れる。この値は、先の時間期間における制御信号の平均
信号レベルを表わす。瞬時t2において焦点誤差信号の
符号が決定され、この符号は信号FESで示される。信
号CAが閾値CADに到達すると、焦点誤差信号FEの
大きさは減少するが、この焦点誤差信号FEの符号は依
然として焦点誤差dlの方向を示す。瞬時t2の後約3
m秒後の瞬時t3において、信号CAの減少は焦点9が
焦点制御範囲Bの範囲外にずれたことに起因するとみな
され、アクチュエータ8用の置換制御信号を発生させる
信号発生器は信号RSによって起動されることになる。
すなわち、積分器41の入力部に乗算器51からの出力
信号が供給されるので、積分器41の出力信号すなわち
制御信号FAは瞬時t2において信号FESによって決
定される方向に一定の速度で変化する。この結果、アク
チュエータ8が焦点9を焦点制御範囲Bの方向にガイド
し、焦点誤差dlは減少する。瞬時t5において、焦点
誤差は再び零になり、信号発生器は不働化され、焦点誤
差信号に基く制御に復帰する。信号発生器を不働化し焦
点誤差信号FEに基く制御を行なうため、制御回路44
は焦点誤差信号の絶対値を閾値FEDと比較するための
比較器52を有する。焦点誤差信号FEがこの閾値を超
えると、比較器52が(瞬時t4において)、焦点誤差
信号の零クロスを検出する零クロス検出器53を起動す
る信号を発生する。焦点誤差信号の零クロスに応じて、
零クロス検出器53からフリップフロップ49のリセッ
ト入力部にパルスが供給され、フリップフロップ49は
信号RSの信号レベルが論理0をとる状態に切り換わ
る。この結果、信号発生器はマルチプレクサ40の制御
のもとで不働化状態となり、スイッチ素子35及び38
は再び導通状態となる。さらに、信号FOKの制御のも
とで閾値信号CADが比較器に再び供給されるので、ス
イッチ素子32は、制御回路を入力端子30に再び接続
する状態になる。これらの結果により、焦点誤差信号F
Eに基くオリジナルの焦点制御に復帰する。
【0017】図5は1/−1信号を発生する回路50の
実施例を示す。この回路50はいわゆるセット−リセッ
ト型フリップフロップ60を具え、その入力部から1/
−1信号をタップすることができる。信号FESをAN
Dゲート61及びORゲート62を介してフリップフロ
ップ60のセット入力部に供給する。ANDゲート61
には反転器によって反転されたFOK信号も入力する。
この結果、信号CAが閾値CADを超えることを信号F
OKが表わす限り信号FESはフリップフロップ60の
セット入力部に入力する。信号CAが閾値CAD以下に
降下したことを信号FOKが表わす瞬時において、反転
器の出力信号は論理0をとり、ANDゲート61を通る
信号FESの信号経路は遮断する。反転器64によって
反転された信号FESの値は、ANDゲート65及びO
Rゲート66を経てフリップフロップ60のリセット入
力部に供給される。反転器63の出力部における信号F
OKの反転値もANDゲート63に供給されるので、信
号FESの反転値は、信号CAが閾値CADを超えるこ
とを信号FOKが表わす限り常に通過する。このように
して、信号CAが閾値CAD以下に降下する瞬時までフ
リップフロップ60の出力信号は信号FESの値に追従
し、この出力信号の値は、信号CAが閾値CADを超え
る瞬時に発生する値に維持される。
【0018】図5に示す回路は、さらに積分器41の出
力信号INTの値が調整可能な上限閾値又は下限閾値を
超える場合、1/−1信号の極性を切り換える手段を含
む。これら上限及び下限閾値は、上限閾値と下限閾値と
の間の距離を表わす信号RH及び上限閾値及び下限閾値
の零レベルからの変位を表わす信号ROから取り出す。
信号RH及びROに基いて上限及び下限閾値を決定する
ため、回路50は加算回路67及び減算回路68を具え
る。加算回路67及び減算回路68の出力部の上限及び
下限閾値を比較器69及び70にそれぞれ供給してこれ
ら上限及び下限閾値と積分器41の出力信号INTとを
比較する。比較器69及び70の出力信号をそれぞれO
Rゲート66及び62を経てフリップフロップ60のリ
セット入力及びセット入力に供給する。
【0019】上述した実施例では、信号発生器はアクチ
ュエータ8用の置換制御信号を発生させる制御回路33
の一部を構成する積分器41を具える。或は、変形例と
して信号発生器を制御回路33の構成素子を用いること
なく構成することもできる。この場合、焦点が焦点制御
範囲の上限又は下限閾値を超えたか否かに応じて焦点制
御を新たに行なおうとするとき、上限又は下限閾値を置
換制御信号FA用の初期値として用いることもできる。
これは焦点制御範囲からはずれた瞬時における信号FE
Sにより示される。焦点が焦点制御範囲からはずれた後
直ちに焦点制御範囲と焦点制御範囲からはずれた際の焦
点誤差信号の正の値によって表わされる上限閾値との間
に位置する場合、捕捉制御は、上限閾値に対応する置換
制御信号の値を以て開始する。一方、積分器41の出力
部における積分された値に対応する値を初期値として用
いることは好ましいものとなる。この理由は、この場
合、焦点が焦点制御範囲に一層接近している置換制御信
号の値を以てスタートするからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明による光学式検出装置の一例の構
成を示す線図である。
【図2】図2は焦点誤差信号及び焦点位置信号を焦点誤
差の関数として示すグラフである。
【図3】図3は制御ユニットの構成を示す回路図であ
る。
【図4】図4は発生する種々の信号の時間線図である。
【図5】図5は制御ユニットで用いられる回路の構成を
示す回路図である。
【符号の説明】
1 放射源 3,4 レンズ 5 情報面 6 記録媒体 7 焦点検出ユニット D1〜D4 放射感知検出器 8 アクチュエータ 9 焦点 12 制御ユニット 33,44 制御回路 41 積分器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放射ビームを発生する放射源と、放射ビ
    ームを記録媒体の情報面上に集束させる光学系と、放射
    ビームの焦点を情報面に対して変位させる焦点アクチュ
    エータと、予め定めた焦点制御範囲内において前記焦点
    と情報面との間の距離を表わす焦点誤差信号を発生する
    と共に、焦点が前記焦点制御範囲外に位置するか否かを
    表わす焦点位置信号を発生する焦点検出ユニットと、前
    記焦点誤差信号に応じてアクチュエータ制御信号を発生
    して焦点をほぼ情報面内に維持する焦点制御ユニット
    と、焦点位置信号が、焦点が焦点制御範囲を超える予め
    定めた焦点位置を示すと直ちに、焦点位置信号に基いて
    時間と共に変化する置換制御信号を発生すると共に、焦
    点が焦点制御範囲内に戻ったことを表わす信号に応じて
    置換制御信号の発生を終了する信号発生器とを具える光
    学式検出装置において、 前記信号発生器が、焦点が焦点制御範囲からはずれた際
    の焦点誤差の符号を表わす信号に対応する方向の置換制
    御信号の発生の開始を実行する手段を具えることを特徴
    とする光学式検出装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の光学式検出装置におい
    て、前記制御回路が積分器を有し、前記焦点アクチュエ
    ータを積分された焦点誤差信号に応じて制御し、前記信
    号発生器を、焦点が焦点制御範囲からはずれたとき積分
    された焦点誤差信号の値に対応する値を有する置換制御
    信号の発生の開始を実行するように構成したことを特徴
    とする光学式検出装置。
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