JPH0548533B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光ビームで情報記録媒体（以下デイ
スクと称す）に記録、再生、或いは、再生する装
置における焦点位置制御ループやトラツキング制
御ループのサーボゲイン制御装置に関するもので
ある。

従来の技術 第３図に従来のビデオデイスクプレーヤーや記
録可能光デイスクフアイル装置に用いられている
サーボゲイン制御装置を含めた焦点位置制御ルー
プの一例を示す。

光検出器１，２は対物レンズの焦点位置と所望
の合焦点位置とのずれ量を検出するためのもので
あり、通常はPINフオトダイオード等が用いられ
ている。デイスク面からの反射光は光検出器１，
２により電流に変換され、さらにプリアンプ３，
４で電流−電圧変換される。電圧に変換された
各々の信号は差動アンプ５により差動信号となさ
れる。この差動信号が合焦点からのずれを示す。
一方、電圧に変換された各々の信号は加算アンプ
６により和信号となされる。この和信号は光検出
器１，２に照射される全光量を示すものであり、
割算器７の分母信号として入力される。割算器７
の分子信号としては差動信号が入力され、和信号
により正規化される。例えば、デイスクの反射率
が高くなつた場合には、分母が大きくなり差動信
号は小さくなる。一方、デイスクの反射率が低く
なつた場合には分母が小さくなり差動信号は大き
くなる。このように割算器７により、デイスクの
反射率の変動や、記録と再生での検出パワーの大
きな変化によつて生ずる合焦点からのずれ量の検
出感度を略一定にしている。

割算器７の出力信号は制御ループの安定性を向
上させるために位相補償回路８により位相進み補
償される。進み補償された信号はスイツチ１１を
通り、駆動アンプ１２により電流に変換され、対
物レンズを駆動するコイル１３に印加される。こ
のように対物レンズは合焦点からのずれ量に応じ
て駆動され、デイスク反射面の面振れに対して常
に合焦点位置が反射面になるように制御される。

尚、本制御ループを引込ませるために、引込み
開始指令信号１４により引込み起動回路１０で引
込み起動信号を発生させ、スイツチ１１を通して
駆動アンプ１２で電流増幅して対物レンズ駆動コ
イル１３を駆動せしめる。引込み検出回路９によ
り対物レンズの焦点位置が制御ループの動作点近
傍に入つたことを検出するとスイツチ１１を切換
え、閉ループが構成される。

第４図は前記制御ループの開ループ周波数特性
を示したものであり、はゲイン特性を、は位
相特性を表わしている。一般的には、実線に示す
ような一次共振点foを有する二次系の特性を示
す。また、リニアモーターのようなアクチユエー
タの場合は一点鎖線に示すような特性を示す。

例えば、平均的な反射率のデイスクを再生する
場合のゲイン交点をＢとすると、この場合、位相
進み補償回路によりfcでの位相余裕はθc〔deg〕と
なる。

さて、前記の割算器によるサーボゲイン制御装
置がない場合において例えば、反射率が平均レベ
ルに対してかなり低いデイスクを再生しようとす
ると、そのゲイン交点はＡ点となり、fc1での位
相余裕はθc1〔deg〕となる。また、反射率が平均
レベルに対してかなり高いデイスクを再生する場
合にはゲイン交点はＣ点となり、fc2での位相余
裕はθc2〔deg〕となり、いずれも、位相余裕がか
なり少なくなり、制御ループの安定性が損なわれ
ることが考えられる。

このように、サーボゲイン制御装置がない場合
にはゲイン交点が大きく変動し、ループの安定性
の低下をまねくことになる。

このような状態を考えて、位相補償回路におけ
る位相進み量を十分に大きくすることは可能であ
るが、低周波数域のゲインの低下や、二次共振点
におけるゲイン余裕の低下となり、また、高周波
数成分を強調することになるため、消費電力の増
加やコイル駆動段の飽和という多くの問題点が発
生する。

さて、これまで、再生状態におけるデイスク反
射面の変動に対して、サーボゲイン制御装置が必
要であることを述べてきたが、記録可能なデイス
クの場合、多くは反射率変化によつて情報の記録
再生を行つているため、再生時のみならず記録時
にもゲイン調整が必要とされる。

以上のように、デイスク反射面の反射率が大き
なフアクターとなる検出感度は、記録済トラツク
の再生時と、未記録トラツクの再生時と、記録時
とで大きく異なる場合が多い。例えば、各々の状
態に於ける反射率のばらつきが非常に小さい場合
には、特開昭58−94138号公報で提案されている
ように単に各状態に応じてゲインを切換えれば良
い。しかしながら、各状態に於ける反射率のばら
つきが大きい場合には、前記手段ではばらつきを
吸収することができずサーボゲイン制御装置が必
要となる。

また、所望のトラツクを正確に追従せしめるた
めのトラツキング制御ループに於いても、同様に
サーボゲイン制御装置が有効である。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、前記に示すような従来の構成で
は、次のような問題点がある。

第３図に示すように変動する検出感度、言い換
えれば検出ゲインを略一定にするために、光検出
器の各出力の和信号の大小により増幅器のゲイン
制御を行つているが、本例に示すような構成で
は、閉ループで検出ゲインの制御を行つているわ
けではなく、閉ループ制御になつている。従つ
て、温度変化等によつて発生する外乱に対して弱
く、外乱の影響を受けやすい構成になつている。
これは、本例に限らず、開ループ制御の方が閉ル
ープ制御にくらべ、外乱に対して弱いことは明ら
かである。また、割算器に用いる素子のばらつき
を考慮する必要があるという問題点もある。

本発明は、上記問題に鑑み、検出ゲインを略一
定にすることのできるサーボゲイン制御装置を提
供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明のサーボ
ゲイン制御装置では、光検出器からの２つの信号
を時分割して１つの信号とし、さらに略平均化を
行い、その略平均化された信号を基準レベルと比
較し、その差に応じて検出ゲインを閉ループで制
御するように構成している。

作 用 本発明は、上記の構成により、従来、開ループ
で制御されていた検出ゲインを閉ループで制御す
ることができるため、温度変化等によつて発生す
る外乱に対して安定に動作するようにできるもの
である。

また、１つのゲイン制御装置で多入力信号をゲ
イン制御することができるため、回路の簡略化に
おいても効果が大なるものがある。

実施例 第１図に、本発明のサーボゲイン制御装置の一
実施例を示す。

第１図において、第３図中と同一の符号で示す
ブロツクは、第３図中と同様の機能を有するもの
である。

以下、第１図をもとに本発明の実施例について
説明する。プリアンプ３，４の後段に設けたアナ
ログ・スイツチ１５は、制御帯域より十分に高い
周波数のスイツチ切換えクロツク信号１９によ
り、２つの入力信号を時分割で切換える。時分割
で１つの信号に合成したプリアンプの出力信号は
割算器７の分子信号として入力する。割算器７の
分母信号には、次のような信号を入力する。すな
わち割算器７の出力を制御帯域より十分に低い周
波数のカツトオフをもつローパスフイルタ１６に
通過せしめる。この２つの信号を時分割した信号
をローパスフイルタ１６に通過させるということ
は前記２つの信号の略平均化を行うことに相当す
る。略平均化した信号は基準レベルと比較し、そ
の差に応じた信号を、前記割算器７の分母に入力
する。

例えば、略平均化された信号が基準レベルより
も大なる場合には割算器７の分母は大きくなり、
割算器７は出力を小さくするように働く。一方、
略平均化された信号が基準レベルよりも小なる場
合には割算器７の分母は小さくなり、割算器７は
出力を大きくするように働く。このように、従来
のサーボゲイン制御装置に比して閉ループで検出
ゲインが制御されることがわかる。

割算器７の出力信号は駆動手段の機械系の遅れ
を補償するための位相補償回路８に通し、進み位
相補償した後、アナログスイツチ２０でスイツチ
切換えクロツク信号１９により２つの信号に戻
す。１７，１８は、そのためのホールド回路であ
る。

尚、第１図に示すブロツク図では、ゲイン制御
のために割算器を用いたが、ゲインが可変できる
ものであれば任意に使用できる。

また、本実施例の構成例は、焦点位置制御ルー
プ内に適用したものであるが、トラツキング制御
ループ内にも適用できることはいうまでもない。

また、本実施例による構成では信号をサンプリ
ングするので、サンプリングノイズ除去のために
高次のローパスフイルタが後段に必要な場合があ
る。但し、駆動コイルの応答が無視できる場合は
その必要はない。

スイツチ切換クロツク信号１９は制御帯域に比
して少なくとも５〜10倍程度は高くする必要があ
る。このとき、サンプリングに対してホールドす
る回路を例えば零次ホールド回路で行うとする
と、その伝達特性は第５図に示すようになる。第
５図のＤは振幅特性、Ｅは位相特性を示す。図に
おいて、scはサンプリング周波数である。図か
ら明らかなように、サンプリング周波数にくらべ
かなり低い周波数から位相が遅れてゆくことがわ
かる。制御帯域ではこの位相遅れが極力ないこと
が望ましい。従つて、制御帯域にくらべサンプリ
ング周波数は十分に高いことが必要とされる。
尚、引込みの際には割算器の分母は所望の値に固
定されており、引込み後割算器が働くようになつ
ている。

次に、第２図に本発明を焦点位置制御ループの
みならず、トラツキング制御ループにも適用した
場合の実施例のブロツク図を示す。第１図の実施
例では光検出器の２つの出力信号をスイツチで切
換えていたが、ここでは、４つの出力信号をマル
チプレクサ２１により切換えており、ゲイン制御
は４つの信号の略平均値により行つている。尚、
本構成を実施するには、焦点位置制御ループとト
ラツキング制御ループに必要な各進み補償量がほ
ぼ同じでなければならない。

しかしながら、本構成を実施すれば、従来２つ
必要であつた位相補償回路が１つで済むため、部
品点数の削減コストの低下が図れる。さらに、本
構成例では、ゲイン制御ループの動作点設定を１
ケ所のみで行えば良いため、２系統に設けた場合
のゲイン制御ループの動作点設定に比して、調整
が簡略になり、かつ、回路構成も小さくてすむこ
とになり、前記同様、部品点数の削減にもなる。

ゲイン制御した信号は位相補償回路８を通過し
た後、デマルチプレクサ２２により、４つの信号
に分離している。尚３１〜３６までのブロツク図
は従来のトラツキング制御ループと同様である。

以上のように、光検出器から検出信号をサンプ
リングし、それらの信号の略平均値で閉ループに
よりゲイン制御を行うようにしたため、温度変化
等の外乱に対して、強くなり、割算器に用いる素
子のバラツキを考慮する必要もなくなり、安定な
制御ができることになる。

尚、第１図、第２図では簡単なブロツク図を示
したが、本実施例以外の構成でも前記目的を達成
せしめるように変形して良いことはいうまでもな
い。

また、本発明は焦点位置制御、トラツキング制
御に限らず、２分割以上の光検出器を用いてビー
ムの位置制御を行う光ビーム位置制御系にも有効
である。

発明の効果 以上のように、本発明によれば、検出ゲインの
変動を閉ループで抑圧することができるため、外
乱に対して強くなり、安定な制御ができることと
なつて、実用上効果が大なるものである。

さらに、簡単な回路で達成することができるた
め、大きなコストアツプにはならず、ビデオデイ
スクプレーヤーや光デイスクフアイル装置等に広
く利用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のサーボゲイン制御
装置を示すブロツク図、第２図は本発明の第２の
実施例のサーボゲイン制御装置のブロツク図、第
３図は従来例のサーボゲイン制御装置を示すブロ
ツク図、第４図はその焦点位置制御ループの開ル
ープ特性の一例を示す特性図、第５図はその零次
ホールド回路の伝達特性を示す特性図である。 １，２……光検出器、３，４……プリアンプ、
７……割算器、８……位相補償回路、９……引込
み検出回路、１０……引込み起動回路、１１……
スイツチ、１２……駆動アンプ、１３……レンズ
駆動コイル、１４……引込み指令信号、１５，２
０……スイツチ、１６……ローパスフイルタ、１
７，１８……ホールド回路、１９……スイツチ切
換えクロツク信号、２１……マルチプレクサ、２
２……デマルチプレクサ、２３，２４……トラツ
キング用光検出器、２７，２８……切換クロツク
信号、２９，３０……ホールド回路、３１……差
動アンプ、３２……ジヤンピングパルス発生回
路、３４……スイツチ、３５……駆動アンプ、３
６……トラツキング方向駆動コイル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光ビーム光源と、前記光源からの光ビーム光
   束を所望の反射面に導く光学的手段と、前記光束
   を前記反射面に合焦点せしめるための対物レンズ
   と、前記対物レンズを光軸方向に駆動せしめる駆
   動手段と、前記対物レンズの合焦点位置からのず
   れ量を検出するための第１の少なくとも２分割さ
   れた光検出器と、前記反射面からの反射光束を前
   記第１の光検出器まで導く光学的手段と、前記第
   １の光検出器からの２つの出力信号を増幅する第
   １の増幅器と、前記各増幅器の２つの出力信号を
   差動増幅する差動増幅器と、前記駆動手段の機械
   系の遅れを補償する位相補償回路とからなる焦点
   位置制御ループを構成し、前記第１の光検出器か
   らの２つの出力信号を所望のクロツク信号で切換
   えて一つの信号とする第１のスイツチを設け、前
   記第１のスイツチの出力を所望のレベルに増幅す
   る第２の増幅器を備え、前記第２の増幅器の出力
   信号を所望のカツト・オフ周波数を持つローパス
   フイルタに通過せしめることにより前記第２の増
   幅器の出力信号を略平均化し、前記略平均化され
   た信号を所望の基準レベルと比較し、前記基準レ
   ベルより小なる場合に前記第２の増幅器のゲイン
   を所望の倍率に増大せしめ、基準レベルより大な
   る場合に前記第２の増幅器のゲインを所望の倍率
   に減少せしめるように構成し、かつ前記第２の増
   幅器の出力信号を前記位相補償回路に入力し、前
   記第１のスイツチの切換え信号に用いた所望のク
   ロツク信号で切換えられる第２のスイツチにより
   前記位相補償された信号を２つに分離し、その次
   段に設けたホールド回路により前記２つに分離さ
   れた信号を所望の期間各々ホールドして前記差動
   増幅器の各々の入力信号としたことを特徴とする
   サーボゲイン制御装置。 ２ 反射面の所望のトラツク上を光ビーム光束が
   追従するように構成された駆動手段と、所望の位
   置からのずれ量を検出する第２の少なくとも２分
   割された光検出器と、前記反射面からの反射光束
   を第２の光検出器まで導く光学的手段とを備え、
   第１の光検出器からの出力信号と前記第２の光検
   出器からの出力信号とを切換えて用いるように構
   成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のサーボゲイン制御装置。 ３ 第１のスイツチは４つの入力信号を切換えて
   １つの出力信号にし、第２のスイツチは１つの入
   力信号を４つの出力信号に分離するように構成さ
   れ、第１の光検出器と第２の光検出器の各２つの
   出力信号を各増幅器で増幅し、前記第１のスイツ
   チにより１つの信号とし、ゲイン制御された増幅
   器により増幅し、位相補償回路を介して前記第２
   のスイツチ及びホールド回路により４つの出力信
   号に分離し、各差動増幅器の各入力信号となるよ
   うに構成したことを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載のサーボゲイン制御装置。