JPS5947366B2 - ジドウシヨウテンソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ディスク式高密度情報記録媒体を用い光学的
に信号再生を行なう際の焦点検出および制御を行なう装
置に関するものである。

従来、ディスク状記録媒体に、映像信号や音声信号等を
高密度に記録再生する、いわゆるビデオディスクについ
ては種々の方式が提案されてきた。

これらにおいては、ディスクが回転しても常に一定サイ
ズの光ビーム・スポットを記録媒体上に照射するための
焦点装置が必要である。例えば対物レンズ先端に電極板
を設け、導電性記録媒体との微少間隙での容量を形成し
、間隙の距離が変化すれば、静電容量もそれにしたがつ
て変化することを利用し、焦点検出を行なう方法がある
。また、光学的に行なう方法として、対物レンズの光軸
に対し、偏心した位置に光ビームを入射すると記録媒体
からの反射光は対物レンズと記録媒体の間隔が変化する
と、対物レンズ光軸に垂直な面上で、光軸と入射光点を
結ぶ方向線上を移動する。したがつて、２つの領域から
なる光検出器を焦点位置で、反射光が両検出器の中間に
入るよう設置し、、各々の出力のバランスを検出すれば
、焦点制御を行なうことができる。し力化ながら、上記
の例においては、光ビームを１μｍ前後に収束し、焦点
制御を行なう必要から、高精度の光学的あるいは機械的
検出手段を別Ｉに設けなければならなかつた。

本発明は、これを不要にし、通常の信号再生手段から回
路処理によつて焦点検出を行なうことを特徴とする新規
な焦点装置を提供するものである。

次に、本装置の構成について述べる前に、本発明の理論
的背景について述べておく。本発明のような装置に用い
る光源としては、ガスレーザ、特に単一横モードで発振
するＨｅ−Ｎｅレーザが一般的である。この場合得られ
るビームは、ガウスビームと呼ばれ、断面の電場分布が
ガウスの確率関数で表わされる。いま簡単の為、時間項
、位相項を省き、一次元のみで振幅分布だけを考えると
、ガウスビームは次式で表わすことができる。ここにω
はスポツトサイズでピーク値の１／ｅなる時のビーム半
径である。第１図に示す如く、このガウスビームがｘ軸
方向に可動であり、ｙ方向に無限長を持つ平面によつで
光が遮断される場合を考える。遮蔽板の位置をＸとした
時、透過光量Ｐは入射ビーム光量をＰ。として次式で表
わされる。Ｗ ▼ １ＪＸ 第２図には縦軸をＰ／ＰＯ、横軸をビーム径ωで正規化
したスケールで示してある。

前述の理論をデイスク記録再生装置の場合に適用すると
、情報トラツクにおいで、記録要素は光学的濃度が高く
、光遮断性であり、未記録要素は透過率が高い部材によ
つて形成されでいるとする。

毎秒ｆ回転の速度で回転するデイスクの中心よりｒの距
離に光スポツトが照射されでいるとその地点の接線速度
Ｖは２πｆ−ｒである。一方第２図において透過光量が
ピーク値の９０％、１０％となる点．をそれぞれＸ１、
Ｘ２とすれば、ビーム径ωはで得られるから、これは再
生信号の立上り時間Ｔｒを用いて次のように書き代えら
れる。この場合、ｆは一定であるから となり、ｒはらせん状に形成された情報トラックであれ
ば、一定の割合で増減するから、ビームスポツト位置を
検出すれば設定できる。

したがつて、，光検出器や増幅器の周波数帯域を記録信
号周波数帯域より十分広く採れば、再生信号の立上り時
間Ｔｒを検出することにより、ビームスポツトが最小と
なる焦点位置の検出が可能となる。以下図面にしたがい
本発明の構成について詳細．に述べる。

第３図において、１はレーザ光源、２は反射鏡、３は対
物レンズ、４は対物レンズ３を光軸方向に移動させるボ
イスコイノい ５は透過性物質より成るターンテーブル
、６はデイスク記録媒体、７はターンテーブル５を駆動
するモータ、８は再生信号用光検出器、９は再生信号増
幅器、１０は立上り時間に等しい時間幅のパルスを発生
する立上り時間検出回路、１１は立上り時間検出回路１
０の出力パルスの前縁を検出する微分回路、１２は積分
回路で例えばブートストラツプ積分回路、１３は積分回
路１２の出力を入力とし、微分回路１１の出力でりセツ
トされるビーム検出保持回路、１４はローパスフイルタ
、１５は直流差動増幅器、１６はボイスコイ４の位相補
償要素も含むサーボ増幅器、１７はビームスポツト位置
を検出する手段であり、機械的手段、光学的手段あるい
は磁気的手段であつてもよく、精度は厳しく問わない。
１８はスポツト位置に応じた直流電圧を発生し、焦点位
置の基準を定める基準電圧発生器である。

第４図は第３図に示す構成の装置の動作を示す波形図で
ａ−ｆの波形は第３図におけるａ−ｆ点の波形である。
第５図は対物レンズとデイスクとの位置関係、記録媒体
上で情報トラツク１９と光ビームスポツト２２の関係お
よび光検出器で得られる光量の変化を示す図で、Ａは焦
点位置にある場合、Ｂは焦点位置からはずれた場合であ
る。２０は透過率の高い未記録部、２１は遮光性の記録
部分であり、これらは記録情報に応じて交互に形成され
ている。

次に第３図から第５図について動作説明を行なう。

レーザ光源１からの光ビーム１は反射鏡２により屈折さ
れ対物レンズ３に入射する。対物レンズ３により収束さ
れたビームの焦点位置が記録媒体６面上に一致すれば（
第５図Ａの場合）、ビームスポツト２２と情報トラツク
１９の相互関係は第５図Ｂの如くなり、光検出器８で得
られる光量は第５図Ｃに従う。しかしモータ７が回転し
、記録媒体６が焦点位置よりはずれた時（第６図Ａの場
合）、照射ビームは大きく拡がり、記録部２２によつて
光ビームスポツト２２は十分に遮光されず（第６図Ｂ）
、光検出器８で得られる光量も第６図Ｃに示すものとな
る。すなわち焦点からはずれた場合、前述した如くビー
ムサイズは大きくなり、それにしたがつて再生信号の立
上り時間は遅く、かつ信号振幅も低下する。光検出器８
で得られた再生信号は増幅器９で増幅後（第４図ａ）、
立上り時間の検出が行なわれる。これを行なう立上り時
間検出回路は遅延要素およびコンパレータ等で構成でき
る。この時点で立上り時間はパルス幅変調信号となり、
これを復調すれば、焦点検出誤差信号が得られる。した
がつて積分回路１２で鋸歯状波を発生し、さらに信号の
繰返し幅に比べ立上りパルス幅が狭いのでこれを十分拡
げる目的で、ピーク検出回路１３を設け、第４図ｅに示
す出力を得る。ローパスフイルタ１４によつて平滑化さ
れた信号は直流差動増幅器１５の一方の入力端子に印加
せられる。一方、スポツト位置検出手段１７によつて照
射光ビームのデイスク中心からの距離を検出し、基準電
圧発生器１８では検出距離に応じた直流電圧を発生する
。したがつて直流差動増幅器１５の出力はビームスポツ
トがどの位置にあろうともデイスク記録盤６が焦点位置
にすれば、零でありデイスク記録盤６が焦点位置から外
れると、誤差電圧を発生する。サーボ増幅器１６ではボ
イスコイル４の位相補償も行ない、前記誤差電圧を減じ
る制御電圧をボイスコイル４に印加する。以上述べた動
作によつて再生ビームスポツトはデイスクの変動にもか
かわらず、単に一定のサイズで記録パターン上を照射し
、信号の再生が支障な１く行なわれる。また本発明の実
施例として光透過性の記録部材を用いた構成例を示した
が、光反射性の記録部材を用いても同様の原理で焦点制
御が可能である。以上のように本発明は、光透過率ある
いは光反射率の異なる２種類のパターンでもつて記録さ
れた情報トラツクで変調せられた再生信号の立上りまた
は立下り時間幅を検出し、この信号を焦点制御誤差信号
を得ているために従来ミクロンオーダの焦点検出を行な
うために高精度の機械的電気的手段を必要としていたの
を、さらに信頼性を向上させ、かつ装置の簡易化が実現
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の原理説明図、第３図は本
発明の一実施例の自動焦点装置の構成図、第４図は第３
図の動作説明用波形図、第５図および第６図は焦点検出
動作の説明図である。 １・・・・・ルーザ光源、３・・・・・・対物レンズ、
４・・・・・・ボイスコイル、６・・・・・・デイスク
記録媒体、８・・・・・・光検出器、１０・・・・・・
立上り時間検出器、１２・・・・・・積分器、１３・・
・・・・ピーク検出器、１４・・・・・・ローパスフイ
ルタ、１５・・・・・・差動増幅器、１６・・・・・・
サーボ増幅器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光透過率あるいは光反射率の異なる２種類の領域を
   記録情報に応じて交互に形成した情報トラックに光ビー
   ムを照射する手段と、前記情報トラックで変調せられた
   前記光ビームの透過光あるいは反射光の強度に応じた再
   生電気信号の立上りまたは立下り時間幅を検出する検出
   手段とを有し、前記検出手段の前記時間幅に応じた信号
   を焦点制御誤差信号として用いることを特徴とする自動
   焦点装置。