JPH0675291B2 - 光記録再生装置のフィードバック制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、記録媒体に光ビームを照射して情報の記録、
再生、および消去を行う光記録再生装置に用いられ、記
録媒体への光ビームの照射状態を制御する光記録再生装
置のフィードバック制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕 光ディスク装置や光カード装置等、記録媒体に光ビーム
を照射して情報の記録、再生等を行う光記録再生装置
は、情報の記録単位であるビットの直径を容易に１μｍ
程度にできるため、高密度の記録を行うことができる。
それゆえ、この種の記録再生装置は、近年、大容量の情
報の記録が可能な記録装置として注目されている。

ところで、上記のように、直径１μｍ程度のビットによ
って高密度の記録を安定に行うためには、ビットの直径
の誤差や、記録、再生時における光ビームの焦点制御、
位置制御等をサブミクロンオーダの精度で行う必要があ
る。

そのため、光記録再生装置には、通常、光ビームの合焦
状態や照射位置等、記録媒体への光ビームの照射状態を
調節するアクチュエータ、記録媒体への光ビームの照射
状態を検出する検出部、および検出部から出力される信
号に基づいてアクチュエータを作動させる制御アンプに
よって、制御ループが構成されて成るフィードバック制
御装置が設けられている。

このフィードバック制御装置を構成する制御アンプ10
は、例えば第４図に示すように、減算回路11、位相進み
回路12、位相遅れ回路13、および増幅回路14が順に接続
されて成っている。

上記減算回路11には、記録媒体への光ビームの照射状態
に応じて検出部から出力される信号と、オフセット補正
信号とが差動入力され、減算処理が行われるようになっ
ている。一方、位相進み回路12は、高周波数領域でのア
クチュエータの電流−変位変換特性における位相の遅延
を電気的に補正し、制御ループのカットオフ周波数付近
での位相余裕を確保して制御ループが不安定になるのを
防止するようになっている。

また、位相遅れ回路13は、低周波数領域でループゲイン
を高めて、制御ループ全体のスティフネスの改善や、ア
クチュエータによって駆動される機構要素の初期セッテ
ィング誤差等に起因して発生する低周波数成分の誤差を
抑制するようになっている。一方、増幅回路14は、上記
のようにして位相進み回路12、および位相遅れ回路13で
補正された信号を増幅し、アクチュエータを作動させる
制御信号として出力するようになっている。

このような制御アンプ10として、増幅、補正動作の精度
の高いものが用いられる場合、記録媒体への光ビームの
照射状態が適正であるときには検出部から出力される検
出信号の信号レベルは０になるので、制御アンプ10から
出力される制御信号の信号レベルは確実に０になり、ア
クチュエータは静止した状態に保たれる。

しかし、例えば、位相進み回路12、位相遅れ回路13、お
よび増幅回路14等を構成するオペアンプとして汎用のオ
ペアンプを用いる場合などには、オペアンプ自身が持つ
微小なオフセットやオペアンプを動作させる電源電圧の
わずかなアンバランス等に起因して、DCオフセットが生
じがちになる。また、このようなDCオフセットは、例え
ば制御ループの応答性や追従精度を向上させるために制
御アンプ10を構成するそれぞれの回路や制御ループ全体
のゲインを大きくする場合などには、一層、大きくなり
がちである。

そのために、検出部から出力される検出信号の信号レベ
ルが０であっても、制御アンプ10から出力される制御信
号の信号レベルは、必ずしも確実に０にはならず、アク
チュエータに電流が流れて、アクチュエータが作動して
しまうことがある。

すなわち、制御アンプ10から出力される制御信号中に含
まれるDCエフセット量をV_of、アクチュエータの変位：
電圧感度をΔＸ、制御ループ全体のゲインをＡとする
と、アクチュエータには、おおよそ、 Ｘ＝V_of×ΔX/A だけの誤差変位Ｘが生じ、このアクチュエータの誤差変
位によって記録媒体への光ビームの照射状態が適正な状
態に保たれなくなってしまうおそれがある。

また、アクチュエータの誤差変位Ｘの大きさは、制御ル
ープ全体のゲインＡの大きさに逆比例するにも係わら
ず、制御ループ全体のゲインＡを大きくすると、これに
伴うDCオフセット量V_ofの増大によって、かえってアク
チュエータの誤差変位Ｘが大きくなってしまうという事
態を生じることもある。

さらに、DCオフセット量が大きい場合には、低周波数成
分に対するゲインの大きい位相遅れ回路13や増幅回路14
などの出力信号が飽和レベルに近くなって、制御ループ
が正常に動作しなくなり、記録媒体への光ビームの照射
状態が全く制御できなくなるおそれもある。

そこで従来、例えば大きなゲインを有する位相進み回路
12、位相遅れ回路13、および増幅回路14の前段に位置す
る減算回路11に、オフセット補正信号を差動入力として
入力するとともに、このオフセット補正信号の信号レベ
ルを、可変抵抗器15によって任意のレベルに調整し得る
ようになっているものもある。

すなわち、オペアンブ自身が持つ微小なオフセットやオ
ヘアンプを動作させる電源電圧のわずかなアンバランス
等に応じて生じるDCオフセットをオフセット補正信号に
よってキャンセルし、検出部から出力される検出信号の
信号レベルが０であるときには、制御アンプ10から出力
される制御信号の信号レベルが、確実に０になるように
調整して、アクチュエータの誤差変位を低減し得るよう
になっていた。

ところが、オペアンプ自身が持つオフセットや、電源電
圧のアンバランス等は、それぞれのオペアンプや電源装
置ごとのばらつきに応じて異なる。それゆえ、上記従来
の光記録再生装置のフィードバック制御装置では、DCオ
フセットの発生を防止するためには、製造時に１台ごと
に調整する必要があり、調整に要する工数が大きいため
製造コストが高くつく。

そのうえ、一旦調整を行った後に電源事情や使用環境等
が変化すると、DCオフセットの増大や、正常な制御が行
われなくなったりするのを確実に防止することが困難で
あるという問題点を有していた。

また、DCオフセットの発生を防止するために、例えば高
精度なオペアンプや、高い安定度を有する電源等を用い
ることも考えられるが、これでは、やはり製造コストの
大幅な増大を招くことになる。

この問題に対し、例えば特開昭63-173237号公報に開示
されたトラック制御回路は、光検出器の出力電圧に補償
電圧を重畳し、出力電圧と補償電圧との和が所定値に達
するように、補償電圧を設定する構成を採用することに
よって、オフセット電圧の手動調整を不要にし、部品の
特性変動を随時補償している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記特開昭63-173237号公報に開示されたト
ラック制御回路では、光検出器の出力電圧に補償電圧を
重畳しながら補償電圧を設定するようになっているの
で、定常偏差以外の光学系の外乱等が光検出器の出力電
圧に混入した場合、DCオフセットの調整が外乱の影響を
受けて精密に行われなくなるという問題点を有してい
る。

より具体的に説明すると、特開昭63-173237号公報の第
４項、第１コラムの７〜８行に記載されているように、
例えばCDディクスの変換毎に補償電圧の調整が行われて
いるから、CDディスクのローディング機構の動作時や光
ピックアップの初期移動時に発生する機械的振動が光学
系に加わる外乱となり、補償電圧の調整に悪影響を与え
ることになる。すなわち、補償電圧を決定するときに外
乱が光学系に加わると、光検出器の出力電圧に誤差が生
ずるので、補償電圧を精度良く設定することができなく
なる。この問題は、光記録再生装置を自動車等に搭載す
る場合には、自動車の振動に起因するより大きな外乱が
光学系に加わることになるので、一層深刻となる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る光記録再生装置のフィードバック制御装置
は、上記の課題を解決するために、光ヘッドから発せら
れる光ビームを記録媒体に照射して情報の記録、再生、
および消去を行う光記録再生装置に設けられ、記録媒体
への光ビームの照射状態を調節するアクチュエータと、
記録媒体への光ビームの照射状態を検出する検出部と、
検出部から出力される検出信号に基づいてアクチュエー
タを作動させる制御アンプとを備えて光ビームの記録媒
体への照射状態を制御する光記録再生装置のフィードバ
ック制御装置において、上記検出部から出力される検出
信号と、記録媒体への光ビームの照射状態が適正である
ときに検出部から出力される検出信号と同じ信号レベル
の基準信号とを選択的に切り換えて制御アンプに入力す
る切り換え手段と、記録媒体への光ビームの照射状態が
適正であるときに、制御アンプに上記基準信号が入力さ
れるように上記切り換え手段に切り換え制御信号を出力
すると共に、制御アンプからアクチュエータに出力され
る制御信号の信号レベルが所定の許容範囲内に収まるよ
うに、制御アンプに供給して上記基準信号に加算される
オフセット補正信号の信号レベルを決定するオフセット
補正手段とを備えたことを特徴としている。

〔作用〕

上記の構成により、記録媒体への光ビームの照射状態が
適正であるときに、オフセット補正手段は切り換え手段
に切り換え制御信号を出力し、このときに検出部から出
力される検出信号と同じ信号レベルの基準信号を制御ア
ンプに入力させる。制御アンプは、基準信号にオフセッ
ト補正手段から供給されるオフセット補正信号を加算
し、位相補正、増幅等を行って制御信号を生成し、アク
チュエータに出力する。上記基準信号の信号レベルは、
記録媒体への光ビームの照射状態が適正であるときに一
旦設定されれば、随時混入する外乱の影響を受けないの
で、基準信号に基づいて生成された制御信号もまた、外
乱の影響を受けない。記録媒体への光ビームの照射状態
が適正なときに生成されたこの制御信号は、オフセット
が無ければ、信号レベルが０となり、記録媒体、光学
系、制御アンプを構成するオペアンプ、および電源電圧
等に起因するオフセットがあるときには、その信号レベ
ルが外乱に影響されていない上記のオフセットそのもの
を示している。

オフセット補正手段は、こうして出力された制御信号の
信号レベルが所定の許容範囲内に収まるように、制御ア
ンプにフィードバックするオフセット補正信号の信号レ
ベルを決定するので、結局、外乱が含まれていないオフ
セットのみをキャンセルする精度の高いオフセット補正
信号が得られる。

この結果、記録媒体、光学系、制御アンプを構成するオ
ペアンプ、および電源電圧等に起因するオフセットが、
上記オフセット補正信号によって精度良くキャンセルさ
れ、記録媒体に対する安定な情報の記録、再生、および
消去を行うことができる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図ないし第３図に基づいて説明
すれば、以下の通りである。

記録媒体21に対して情報の記録、再生、および消去を行
う光記録再生装置には、例えば第２図に示すように、記
録媒体21にレーザ光等の光ビームを照射する光ヘッド23
が設けられている。この光ヘッド23には、光ビームを記
録媒体21の記録面に集光させて光スポットを形成するレ
ンズ24と、このレンズ24を例えば光軸方向などに移動さ
せて、記録媒体21に照射する光ビームの焦点制御や照射
位置制御等、記録媒体21への光ビームの照射状態を調節
する電磁アクチュエータ25と、記録媒体21への光ビーム
の照射状態を検出して検出信号を出力する検出部26とが
設けられている。

上記検出部26としては、例えばコンパクトディスクやビ
デオディスクの再生装置等で多く用いられる非点収差法
を利用した焦点誤差や位置誤差の検出機構が用いられ
る。

検出部26は、制御部31に接続されている。この制御部31
には、例えば第１図に示すように、検出部26から出力さ
れた検出信号が入力される切り換え手段32が設けられて
いる。切り換え手段32には、また、接地レベルの信号、
すなわち、光ヘッド23による記録媒体21への光ビームの
照射状態が適正であるときに検出部26から出力される検
出信号と同じ信号レベルの基準信号が入力されるように
なっている。切り換え手段32は、上記検出部26から出力
される検出信号と、基準信号とを選択的に切り換えて出
力するようになっている。

切り換え手段32によって切り換えられ、出力された信号
は、制御アンプ33に入力されるようになっている。制御
アンプ33は、検出部26から出力される検出信号が切り換
え手段32を介して入力されるときに、この検出信号に基
づいてアクチュエータを作動させる制御信号を出力する
ようになっている。

上記制御アンプ33から出力される制御信号は、ドライバ
41に入力されるようになっている。ドライバ41に入力さ
れた制御信号は、増幅されて電磁アクチュエータ25に入
力され、電磁アクチュエータ25が作動するようになって
いる。

また、制御アンプ33からは、制御信号の信号レベルを示
すモニタ信号が出力され、アナログ−ディジタル変換を
行うA/Dコンバータ34に入力されるようになっている。A
/Dコンバータ34から出力されるディジタル信号はオフセ
ット補正動作を制御するCPU35に入力されるようになっ
ている。

一方、CPU35から出力されるディジタル信号はディジタ
ル−アナログ変換を行うD/Aコンバータ36に入力され、D
/Aコンバータ36から出力されるアナログ信号は、検出部
26から出力される検出信号と加減算されるオフセット補
正信号として制御アンプ33に入力されるようになってい
る。CPU35からは、また、切り換え手段32の切り換え動
作を制御する切り換え制御信号が出力されるようになっ
ている。

上記A/Dコンバータ34、CPU35、およびD/Aコンバータ36
によって、切り換え手段32から制御アンプ33に基準信号
が入力されているときに、制御アンプ33から出力される
制御信号が所定の信号レベルになるように、オフセット
補正信号の信号レベルを設定し、制御アンプ33に入力す
るオフセット補正手段37が構成されている。

また、上記光ヘッド23、電磁アクチュエータ25、検出部
26、制御部31、およびドライバ41によって、所定のゲイ
ンおよび位相特性を有する制御ループが形成され、光ビ
ームの記録媒体21への照射状態を制御するフィードバッ
ク制御装置22が構成されている。

上記の構成において、CPU35で行われる動作を第３図に
示すフローチャートに基づいて以下に説明する。

オフセット補正手段37によるオフセット補正動作は、例
えば光記録再生装置の起動操作がなされたときに、光記
録再生装置で自動的に行われる立ちあげ動作の一環とし
て行われる。また、光記録再生装置が何らかの事由によ
りリセット動作を必要とする場合等にも実施される。

このような場合、CPU35は、まず、切り換え手段32に切
り換え制御信号を出力し、接地レベルである基準信号が
制御アンプ33に入力されるようにする（S1）。次に、D/
Aコンバータ36に初期値をセットし、所定のレベルのオ
フセット補正信号が制御アンプ33に入力されるようにす
る（S2）。

制御アンプ33は、上記のようにして入力された基準信号
とオフセットと補正信号と、を加減算し、位相補正、お
よび増幅等を行うので、随時混入する外乱の影響を受け
ない制御信号を出力する。制御アンプ33からは、また、
制御信号の信号レベルが、モニタ信号として出力され
る。そこで、CPU35は、制御アンプ33の入力段から出力
段までの応答時間に相当する時間だけタイムカウントを
行った後（S3）、上記モニタ信号に基づきA/Dコンバー
タ34によってアナログ−ディジタル変換されたディジタ
ル信号をモニタする（S4）。

次に、上記A/Dコンバータ34からのディジタル信号に基
づいて、制御アンプ33から出力される制御信号の信号レ
ベルが、所定の許容範囲内に入っているかどうかを判定
する（S5）。つまり、制御アンプ33には、切り換え手段
32を介して、光ヘッド23による記録媒体21への光ビーム
の照射状態が適正であるときに検出部26から出力される
検出信号と同じ信号レベルの基準信号が入力されている
ので、制御信号の信号レベルが０±許容値の範囲内に入
っているか否かによって、オフセット補正信号により、
DCオフセットが適正にキャンセルされているかどうかを
判定する。

S5で、制御アンプ33から出力される制御信号の信号レベ
ルが所定の許容範囲内に入っていないと判定されれば、
S2に戻って、D/Aコンバータ36にセットされている値に
対して、あらかじめ設定した値だけ増減させた値を新た
にD/Aコンバータ36にセットし、新たな値に基づくオフ
セット補正信号が制御アンプ33に入力されるようにし
て、以下、S3〜S5を繰り返す。

S5で、制御アンプ33から出力される制御信号の信号レベ
ルが、所定の許容値の範囲内に入っていると判定されれ
ば、S6に移行し、切り換え手段32に切り換え制御信号を
出力して、検出部26から出力される検出信号が制御アン
プ33に入力される。これにより、光学系の外乱等に影響
されることなく設定された精度の高いオフセット補正信
号と検出信号とが加算されることにより、DCオフセット
がキャンセルされた制御信号がアクチュエータに供給さ
れ、記録媒体21への光ビームの照射状態が精度良く制御
される。

また、このときには、D/Aコンバータ36では、CPU35によ
りセットされた値が保持され、オフセット補正信号の信
号レベルは、再度、オフセット補正動作が行われるま
で、上記のようにしてDCオフセットを適正にキャンセル
するように設定された信号レベルに保たれる。

このように、例えば光ビームの焦点制御を行う場合であ
れば、記録媒体21の記録面の位置に対するレンズ24の位
置が適正な位置にある場合には、電磁アクチュエータ25
に入力される駆動電流の大きさは確実に０になるように
することができるので、レンズ24を正確に記録面の変位
に追従させることができ、残留誤差の発生や不安定動作
を防止することができる。

なお、本実施例においては、制御アンプ33全体に対して
DCオフセットの補正を行う例について説明したが、これ
に限らず、例えば、制御アンプ33に設けられるそれぞれ
のオペアンプや制御回路、または複数に分割したユニッ
トについてDCオフセットの補正を行っても同じ効果を得
ることはできる。

〔発明の効果〕

本発明に係る光記録再生装置のフィードバック制御装置
は、以上のように、光ヘッドから発せられる光ビームを
記録媒体に照射して情報を記録、再生、および消去を行
う光記録再生装置に設けられ、記録媒体への光ビームの
照射状態を調節するアクチュエータと、記録媒体への光
ビームの照射状態を検出する検出部と、検出部から出力
される検出信号に基づいてアクチュエータを作動させる
制御アンプとを備えて光ビームの記録媒体への照射状態
を制御する光記録再生装置のフィードバック制御装置に
おいて、上記検出部から出力される検出信号と、記録媒
体への光ビームの照射状態が適正であるときに検出部か
ら出力される検出信号と同じ信号レベルの基準信号とを
選択的に切り換えて制御アンプに入力する切り換え手段
と、記録媒体への光ビームの照射状態が適正であるとき
に、制御アンプに上記基準信号が入力されるように上記
切り換え手段に切り換え制御信号を出力すると共に、制
御アンプからアクチュエータに出力される制御信号の信
号レベルが所定の許容範囲内に収まるように、制御アン
プに供給して上記基準信号に加算されるオフセット補正
信号の信号レベルを決定するオフセット補正手段とを備
えた構成である。

これにより、記録媒体への光ビームの照射状態が適正で
あるときに検出部から出力される検出信号と同じ信号レ
ベルの基準信号にオフセット補正信号を加算し、位相補
正、増幅等を行って得られる制御信号の信号レベルが、
所定の許容範囲内に収まるように、オフセット補正信号
の信号レベルを決定するので、オフセット補正信号が随
時混入する外乱に影響されず、精度の高いオフセット補
償制御が可能になる。

また、高精度なオペアンプや、高い安定度を有する電源
等、高価な部品や装置等を用いなくても、制御アンプか
ら出力される制御信号にDCオフセットが含まれること
を、装置毎に確実に防止することができる。

しかも、電源事情や使用環境が変化した場合でも、やは
り、制御アンプから出力される制御信号にDCオフセット
が含まれるのは確実に防止されるという種々の効果を併
せて奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示すものであ
って、第１図は制御部の構成を示すブロック図、第２図
はフィードバック制御装置の構成を示すブロック図、第
３図はオフセット補正手段のCPUで行われる動作を示す
フローチャートである。 第４図は従来例を示すものであって、制御アンプの構成
を示す回路図である。 21は記録媒体、22はフィードバック制御装置、23は光ヘ
ッド、25は電磁アクチュエータ、26は検出部、32は切り
換え手段、33は制御アンプ、37はオフセット補正手段で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小嶋 邦男 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−173237（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ヘッドから発せられる光ビームを記録媒
   体に照射して情報の記録、再生、および消去を行う光記
   録再生装置に設けられ、記録媒体への光ビームの照射状
   態を調節するアクチュエータと、記録媒体への光ビーム
   の照射状態を検出する検出部と、検出部から出力される
   検出信号に基づいてアクチュエータを作動させる制御ア
   ンプとを備えて光ビームの記録媒体への照射状態を制御
   する光記録再生装置のフィードバック制御装置におい
   て、 上記検出部から出力される検出信号と、記録媒体への光
   ビームの照射状態が適正であるときに検出部から出力さ
   れる検出信号と同じ信号レベルの基準信号とを選択的に
   切り換えて制御アンプに入力する切り換え手段と、 記録媒体への光ビームの照射状態が適正であるときに、
   制御アンプに上記基準信号が入力されるように上記切り
   換え手段に切り換え制御信号を出力すると共に、制御ア
   ンプからアクチュエータに出力される制御信号の信号レ
   ベルが所定の許容範囲内に収まるように、制御アンプに
   供給して上記基準信号に加算されるオフセット補正信号
   の信号レベルを決定するオフセット補正手段とを備えた
   ことを特徴とする光記録再生装置のフィードバック制御
   装置。