JPS59231739A - 焦点制御装置 - 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 本発明は光学的に記録再生可能な記録媒体面上に、光源
より発生した光ビームを収束、照射させる収束手段と、
収束手段を記録媒体面に略々垂直な方向に移動させる駆
動手段と、記録媒体面上の光ビームの収束状態を検出す
る収束状態検出手段と、該検出手段の出力に応じて駆動
手段を駆動し、光ビームが記録媒体面上で所定の収束状
態となるよう制御する焦点制御手段を有する光学式記録
再生装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 光学式記録再生装置としては種々のものがあるが、たと
えば同心円状の溝を有する円盤状の記録媒体（以下ディ
スクと称す）をモータで所定の回転数に回転させ、半導
体レーザー等の光源より光ビームを照射し、記録時には
光ビームの光量を変化させて情報を記録し、再生時には
照射している光ビームを比較的弱い一定の光量にして、
ディスクからの反射光あるいは透過光を検出して情報の
再生を行う装置がある。

このような装置において用いられるディスクはその面上
に凹凸やそり−を有し、モーターで回転させると面振れ
となりディスク上に光ビームが常に所定の収束状態とな
るように焦点制御が行なわれている。

第１図に従来の焦点制御系の構成例を示す。

半導体レーザ等の光源１より発生した光ビームはカップ
リングレンズ２で平行光にされた後に偏光ビームスプリ
ッタ−３で反射され、λ／４板４を通過し、収束レンズ
５によりモータ６によって回転されているディスクＴ上
に収束照射される。ディスク７よりの反射光は、収束レ
ンズ５、λ／４板４、偏光ビームスプリッタ−３及び凸
レンズ８を通過し、遮蔽板９により一部の反射光が遮蔽
され、残りの反射光が２分割構造の光検出器１０に照射
される。

光検出器１０のそれぞれの出力は差動増幅器１１に入力
されておシ、差動増幅器１１は両信号の差信号を出力す
る。差動増幅器１１の信号がディスク７上の光ビームの
収束状態を表わすことは既知であり、詳述するのを避け
る。

差動増幅器１１の信号は焦点制御系の位相を補償するた
めの位相補償回路１２、焦点制御を不動作にするだめの
スイッチ１３及び駆動回路１４を介してフォーカス素子
１６に入力される。フォーカス素子１６は後に詳述する
が、駆動回路１４の信号に応じて収束レンズ６をディス
ク７０面と略々垂直な方向に移動するように構成されて
いる。

従ってスイッチ１３が短絡され焦点制御が動作している
状態においては、ディスク７上の光ビームが所定の収束
状態となるように収束レンズ５が移動される。

第２図に収束レンズとフォーカス素子の構成を示す。収
束レンズ５は、円筒状ケース１８に固定され、円筒状ケ
ース１８は、支持ばね１９により外周ケース２１に支持
されている。また、この円筒状ケース１８には、その周
囲に収束レンズ駆動用のコイル２２が巻回されている。

外周ケース２１には永久磁石２３．２４が固定されてお
り、この永久磁石によって形成される磁気ギャップ内に
収束レンズ駆動用のコイル２２が収するように収納され
ている。

従がってコイル２２に流れる電流の向きにより収束レン
ズ５は、ディスク７に対して略々垂直に接近あるいは離
隔するように駆動され、ディスク７上の光ビームの収束
状態、即ち、ディスク７と収束レンズ５の間かくが変化
する。

このような構成の焦点制御系の開ループ伝達関数を、Ａ
をラプラス演算子としてＧ（Ａ）とすると、第３図に示
すブロック図になシ直結フィードバック系を構成する。

今、焦点制御系の閉ループ伝達関数をＧＬｏｏＰ（八と
すると、 また制御誤差を伝達関数ＧＥ（Ｓ）とすると・通常ディ
スクの有する面振れは、±１０００μｍはどあるため、
フォーカス素子１５のディスク７の面に略々垂直な方向
の可動範囲は、２０ｏＯμｍ程度となる。しかし、高密
度記録再生のためにはディスク上の光ビーム径を１μｍ
以下で、しかも常に略々一定のビーム径を保つようにす
る必要がある。

従って焦点制御系の開ループのゲインはディスク回転周
波数以下で６０〜７０　ｄＢ必要である。

ところで一般にディスク７を取り換える事の可能な装置
を考えた場合、各々個有のそりや凸凹を持つディスク７
をモータ回転軸１ｅに常に同じ状態となるように取り付
ける事は不可能であシ、ディスク７がフォーカス素子移
動方向（以下フォーカス方向と称す）に対し平行あるい
は、垂直な方向にずれて取り付けられることがある。

ディスク７が、フォーカス方向にずれて取り付けられた
場合、この取シ付は誤差は、焦点制御系に対し、直流外
乱として作用し、焦点制御誤差を生じる。取シ付は誤差
をＥｓとすると、これにより生じる制御誤差Ｅ。は となる。

以上のように従来の装置では、ディスク７の取シ付は位
置がフォーカス方向にずれた場合焦点制御誤差を生じる
という欠点があった。

また同様の制御誤差は、ディスク７が円錐状のそシを有
する場合にも生じる。

発明の目的 本発明の主たる目的は、前記従来装置の欠点を除去し、
焦点制御誤差を改善する焦点制御装置を提供する事にあ
る。

発明の構成 本発明ではディスク取シ向けによるずれやそシ等によシ
生じる焦点制御系に加えられる直流的外乱に対し、必然
的に生じる焦点制御誤差を改善するため、焦点制御系に
積分器を挿入し、外乱の低域成分に対する焦点制御系の
ゲインを増大せしめ、焦点制御系の安定度を減少させる
事なく焦点制御誤差を減少させるように構成したもので
ある。

実施例の説明 前述のごとく、たとえばディスク取ｐ付けずれ等の直流
外乱による制御誤差は、焦点制御系の直流ゲインが犬で
あればあるほど小さくなる。

しかしながら一般に制御系でゲインを増大させると、焦
点制御誤差は小さくなるが安定性が悪化し単にゲインを
増大させる事は無意味である。

従がって本発明では、焦点制御系に積分器を挿入する事
により焦点制御誤差の少ない焦点制御装置を提供するも
のである。

以下本発明の実施例を図面を用いてより詳細に説明する
。

第４図は本発明の一実施例を示したものである。

図中第１図と同様の部分には同一番号を付しその説明を
省略する。

本実施例では差動増幅器１１の出力は位相補償回路１２
を通り積分回路２５へ入力される。積分回路２６の出力
は、スイッチ１３、駆動回路１４を経てフォーカス素子
１５によシ収束レンズ６を駆動しディスクＴ上の光ビー
ムの収束状態を制御する。

積分回路２５は入力インピーダンス及びゲインの十分に
大きい演算増幅器２６、抵抗器２７．２８及びコンデン
サー２９で構成されている。

積分回路２５の伝達関数Ｇ工（Ａ）を求める。

抵抗器２７．２８の抵抗値をそれぞれＲ１、ｎ２コンデ
ンサー２９の静電容量をＣとするとまた直流及び周波数
無限大でのＧ工（Ａ）のゲインをそれぞれへ〇、へ〇〇
とすると、ｓ＝１ω、ωは角周波数、ｊは虚数単位とし
て、それぞれ Ａ０＝　１１ｍ１Ｇ１（ｊｖ：）ｌ　−ｏ。

ω→０ バー ω−につ となる。

よって積分回路２６は第５図に示すごときゲイン特性を
もつ。ただし第５図は折れ線で近似したものであシ、ω
。はＡ。０より　＋　３　ｄＢになる角周波数を示し、
ω。は またω。の値は積分回路２５による位相遅れが焦点制御
に影響せぬようにするため、収束レンズ駆動の基本角周
波数成分となるディスク７の回転角周波数ωｄよシ小さ
くなるように設定されている。

従がって積分回路２５を焦点制御系に組み込む事によシ
、焦点制御系の低域ゲインを増大さｉ、ディスク取り付
けによるずれ等に起因する焦点制御誤差を小さくする事
ができる。

第４図に示す本発明第１の実施例では、積分回路２６に
微少な洩れ電流があった場合等焦点制御スタート指示手
段よりの信号１了によりスイッチ１３をオンせしめ焦点
制御を起動させた際、積分回路２５が第５図に示す特性
をもつため、洩れ電流は増幅され焦点制御引き込みエラ
ーが生じ、最悪の場合ディスク７と収束レンズ５とが衝
突しともに破損する恐れがある。

第６図は本発明第２の実施例を示すものである。

第６図においても第１図、第４図と同様の部分には同一
番号を付しその説明を省略する。

スイッチ３０はコンデンサー２９に並列に接続され指令
信号３２に従い、コンデンサー２９の両端を短絡させる
ものである。指令信号３２がＬＯＷであシ、スイッチ３
０が開放されているときには、積分回路２５は第５図に
示す特性をもつ。一方指令信号３２がＨＩＧＨになりス
イッチ３０が閉じた状態では、コンデンサー２９の電荷
は放電され、積分回路２５は単なるゲインＲ１＋Ｒ２／
Ｒ１の増幅器として動作する。

指令信号３２は指号１７を遅延回路３１により一・定時
間ｔだけ遅延して作られる。

よシ詳細に動作の説明を行うと、焦点制御がかけられて
いないとき、即ちスタート指示手段よりの信号１７がＬ
ＯＷであり、スイッチ１３が開かれているとき、指令信
号３２はＨＩＣｉＨになっており、スイッチ３０は閉じ
ている。このとき積分回路２５は単なる増幅器として動
作する。

次にスタート指示手段により信号１アがＨＩＧＨにされ
、スイッチ１３が閉じられ焦点制御が起動される。

指令信号３２は信号１７がＨＩＧＨになってから後、焦
点制御引き込み及び焦点制御が十分に安定するに必要な
時間ｔだけ遅延回路３１によシ遅らぜてＬＯＷになる。

このとき積分回路２６は第５図に示す特性とな９焦点制
御誤差を小さくできる。

即ち焦点制御誤差き込み時には、積分回路２５は単なる
増幅器として動作するので、たとえ洩れ電流があった場
合でも前述のように蓄積、増幅される事はなく、ディス
ク７と収束レンズ５との衝突の恐れはない。

積分回路２５の出力が焦点制御を動作させる直前におい
て略々所定の値となるように構成し、焦点制御を動作さ
せるのと同時に積分回路を動作させても何ら問題はない
。

発明の効果 以上のように焦点制御系に積分器を組み込む事によりデ
ィスク取り付けによるずれや、ディスクのそり等に起因
する焦点誤差を小さくする事ができる。

また積分回路を単なる増幅器として動作させる手段を設
け、焦点制御引き込みを行い、しかるのち積分器として
動作させる事によシ、ディスクを収束レンズとの衝突の
恐れをなくす事ができ、その実用上の効果は極めて大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の焦点制御装置の構成例を示すブロック図
、第２図は同焦点制御装置における収束レンズとフォー
カス素子の断面を示す断面図、第３図はディスク取り付
は位置ずれに対する収束レンズの位置関係を説明するた
めのブロック図、第４図は本発明の第１の実施例の焦点
制御装置の構成を示すブロック図、第６図は同実施例に
おける積分回路の特性図、第６図は本発明第２の実施例
における焦点制御装置の構成を示す図である。 １・・・・・・半導体レーザ、６・・・・・・収束レン
ズ、７・・・・・・ディスク、１０・・・・・・光検出
器、１１・・・・・・差動増幅器、１３・・・・・・ス
イッチ、１４・・・・・・駆動回路、１５・・・・・・
フォーカス素子、２５・・・・・・積分回路、３Ｑ・・
・・・・スイッチ、３１・・・・・・遅延回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第３図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学的に記録・再生可能な記録媒体面上に、光源
   よシ発生した光ビームを収束し、照射させる収束手段と
   、前記収束手段を前記記録媒体面に対し、略々垂直な方
   向に移動させる駆動手段と、前記記録媒体面上の光ビー
   ムの収束状態を検出する収束状態検出手段と、前記収束
   状態検出手段の出力に応じて前記駆動手段を駆動し、前
   記記録媒体面上の光コームが略々一定の収束状態となる
   ように制御する重点制御手段とを有し、前記焦点制御手
   段に、ある角周波数ω。より大きい角周波数で、略々一
   定の増幅率をもち、前記角周波数ω。より小さい角周波
   数において略々２０　ｄＢ／ｄｅｃａｄｅで角周波数の
   増大にともない増幅率の減少する周波数特性をもつ積分
   回路を備えたことを特徴とする焦点制御装置。
2. （２）積分回路を駆動手段の駆動の基本角周波数よ２ノ
   ー〜ジ りも、角周波数ω。が小さく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１項記載の焦点制御装置。
3. （３）焦点制御手段を動作させる少なくとも直前に角周
   波数ω。より小さい角周波数においても一定の増幅率を
   持つように積分回路を構成したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の焦点制御装置。