JPS61142535A - 光学式ディスク再生装置の自動焦点引込み回路 - 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】 ［発明の技術分野］ この発明はＣＤ（コンパクトディスク）やＶＤ（ビデオ
ディスク）等の光学式ディスクを再生する光学式ディス
ク再生装置に係り、特に光学式ピックアップから照射さ
れる光ビームの焦点を自動的にディスクの信号記録面上
に引込む自動焦点引込み回路に関する。

［発明の技術的背景］ 従来より、例えばＣＤ方式の光学式ディスク再生装置（
以下ＣＤ再生装置と称する）にあっては、光学式ピック
アップから照射される光ビームの焦点を自動的にディス
クの信号記録面上に引込むために自動焦点引込み回路を
設けている。第４図に従来の自動焦点引込み回路の構成
を示す。

すなわち、図中１１は半導体レーザ、１２は光学系、１
３はフォトディテクタであり、これらは光学式ピックア
ップを構成するもので、半導体レーザ１１から放射され
たレーザ光は光学系１２を通過してディスク１４の信号
記録面上に照射され、ディスク１４に形成されているピ
ットの有無に応じて変化を受けて反射される。この反射
光は再び光学系１２を通過してフォトディテクタ１３に
照射される。このフォトディテクタ１３は図中取出して
示すように４分割式のもので、各受光領域Ａ−Ｄからは
それぞれ入射光量に応じた信号（ピットの有無に対応し
た周波数信号）ａ−ｄが出力される。

このうち、受光領域ＡとＣから出力される信号ａ、Ｃ及
びＢとＤから出力される信号す、ｄはそれぞれ加算され
てａ＋Ｃ，ｂ＋ｄとなり、それぞれ差動増幅回路１５に
供給される。この差動増幅回路１５は上記入力信号から
（ｂ＋ｄ）−（ａ＋ｃ）なる信号を生成して増幅し、フ
ォーカスエラー信号ＦＥとして出力するもので、このフ
ォーカスエラー信号ＦＥは後述するスイッチ回路１６の
ａ、　ｂ端子、位相補償回路１７及びアクチュエータ駆
動回路１８を介してフォーカスアクチュエータコイル１
９に供給される。このフォーカスアクチュエータコイル
１９は、図示しないマグネットと供働して上記レーザ光
を集束させる対物レンズ１２１を図中矢印の方向に移動
させるもので、ここにフォーカスサーボの閉ループが構
成され、レーザ光の焦点は常にディスク１４の信号記録
面上に合う（合焦点）ようになる。

一方、上記差動増幅回路１５で取出されたフォーカスエ
ラー信号ＦＥはゼロクロス検出器２０に供給される。こ
のゼロクロス検出器２０は上記合焦点位置近傍でフォー
カスエラー信号ＦＥがＯ［Ｖ］レベルとなる点を検出し
、そのゼロクロス点でトリガ信＠Ｔを出力するもので、
このトリが信号Ｔはリセット優先フリップフロップ回路
２１のセット端子Ｓに供給される。また、上記フォトデ
ィテクタ１３の出力ａ−ｄの電流加算信号ａ＋ｃ、ｂ十
ｄは加算回路２２で加算され、ローパスフィルタ（ＬＰ
Ｆ）２３で高周波成分が除去されて電圧信号Ｖ２３に変
換された後、レベル比較回路２４で基準電圧Ｖｓと比較
される。このレベル比較回路２４はｖ２３〉Ｖ２４は上
記フリツプフロツプ回路２１の反転リセット端子Ｒに供
給される。このフリップフロップ回路２１はセット端子
Ｓ及び反転リセット端子πの入力信号に応じて状態設定
信号Ｑ１をＨ，Ｌレベルに設定出力するもので、この状
態設定信号Ｑ１は上記スイッチ回路１６の制御入力端に
供給される。

このスイッチ回路１６は制御入力がＨレベルでａ−６間
を接続し、Ｌレベルでｂ−ｃ間を接続するもので、Ｃ端
子はフォーカスサーチ信号発生器（Ｏ２０）の出力端に
接続される。このフォーカスサーチ信号発生器２５は１
　［１−１ｚ］程度の三角波電圧信号を出力するもので
ある。

すなわち、上記フォーカスエラー信号ＦＥは、第５図（
ａ）に示すように、ディスク１４と対物レンズ１２１と
の距離が合焦点位置を基準として誤差の大きさと方向に
対応した電圧信号であるが、その距離が合焦点位置から
著しく異なる場合にはフォトディテクタ１３に入射すべ
き反射光が拡散してしまうため、ディテクタ１３の各受
光領域Ａ−Ｄの出力ａ−ｄはほぼゼロとなり、これによ
ってフォーカスエラー信号ＦＥもゼロとなる。このとき
はゼロクロス検出器２０の出力は同図（ｂ）に示すよう
に不定状態にあり、また加算回路２２の出力も同図（Ｃ
）に示すようにほぼゼロである。この加算回路２２の出
力はローパスフィルタ２３を介してレベル比較回路２４
に供給され、基準電圧ＶＳと比較されるが、この基準電
圧ｙｓはディスク１４と対物レンズ１２１間の距離が合
焦点距離よりも著しく異なる状態においてローパスフィ
ルタ２３の出力電圧Ｖ２３よりも高く設定されている。

ゆえに、レベル比較回路２４の出力Ｖ２４は同図（ｄ）
に示すようにＬレベルとなるので、フリップフロップ回
路２１から出力される状態設定信号Ｑ１は同図（ｅ）ま
たは（ｆ）に示すようにＬレベルとなり、スイッチ回路
１６はｃ−ｂ間を接続するようになる。このためフォー
カスサーチ信号発生器２２の出力がスイッチ回路１７、
位相補償回路１７及びアクチュエータ駆動回路１８を介
してアクチュエータコイル１９に供給されるようになり
、その電圧レベルにしたがって対物レンズ１２１が移動
するようになる。この動作はフォーカスサーチと呼ばれ
ている。

このフォーカスサーチ動作により対物レンズ１２１が合
焦点位置に近付くと、拡散していた反射光が７オトデイ
テクタ１３上に集まり、フォーカスエラー信号ＦＥが発
生するようになる。その極性は対物レンズ１２１がディ
スク１４に近付いているか遠のいているかで決定される
。また、加算回路２２の出力も徐々に上昇するため、ロ
ーパスフィルタ２３の出力Ｖ２３が基準電圧ＶＳを越え
るようになる。

すると、レベル比較回路２４の出力Ｖ２４がＨレベルに
反転するので、この時点でフリップフロップ回路２１は
セット可能状態となる。

さらに対物レンズ１２１が移動して合焦点位置に到達す
ると、フォーカスエラー信号ＦＥがゼロ電位をクロスす
るので、ゼロクロス検出器２０はこれを検出してトリが
信号Ｔを出力するようになる。

これによってフリップフロップ回路２１はセットされて
状態設定信号Ｑ１をＨレベルに設定する。すると、スイ
ッチ回路１６はａ−ｂ間を接続するようになり、これに
よってフォーカスエラー信号ＦＥがアクチュエータコイ
ル１９に供給されるため、このアクチュエータコイル１
９は対物レンズ１２１を常に合焦点位置に移動制御する
ようになり、前述したフォーカスサーボが施される。こ
の状態でディスク１４は回転され、周知のトラッキング
サーボが施され、ディスク１４に記録された信号の読出
しが行われるようになる。

ところで、上記ディスク１４が回転すると、たとえフォ
ーカスサーボが正しく制御され、合焦状態にある場合で
も、加算回路２２の出力はディスク１４の信号成分（ピ
ット信号成分）により変動し、瞬間的に基準電圧Ｖｓ以
下になることもあり得る。

この場合、加算回路２２の出力端がレベル比較回路２４
の（十）入力端に接続されていると、フリップフロップ
回路２１がリセットされてサーボ動作がオフ状態となり
、フォーカスサーチモードとなってしまうので好ましく
ない。このような不具合な動作を防止するために、加算
回路２２とレベル比較回路２４との間にローパスフィル
タ２３を介在させてディスク１４の信号成分を除去して
いる。

［背景技術の問題点］ しかしながら、上記のような光学式ディスク再生装置の
自動焦点引込み回路は、フォーカスサーチを行なってい
るとき対物レンズ１２１の変位速度が速い方がそれだけ
合焦点を探すまでの時間を短くすることができるのに対
し、ある速度で移動している状態で合焦点にてサーボ動
作をオン状態に設定したときサーボループは対物レンズ
１２１の速度をゼロにするように動作すると考えられる
ので、このときアクチュエータコイル１９の入力には上
記速度変化に必要な電圧を駆動回路より供給されている
ことになる。この電圧はサーボ動作のオン状態で対物レ
ンズ１２１の変位速度が速くなればそれだけ高い電圧が
必要となるものである。つまり、フォーカスサーチ動作
時の対物レンズ１２１の変位速度はアクチュエータ駆動
回路の出力可能な電圧値で制限されるため、この値を越
える変位速度ではフォーカスサーチが不可能となる。

また、上記スイッチ回路１６の出力がフォーカスサーチ
信号からフォーカスエラー信号ＦＥに切替わるとき、ア
クチュエータコイル１９への供給電圧、対物レンズ１２
１の変位、フォーカスエラー信号ＦＥの変化はそれぞれ
第６図（ａ）〜（Ｃ）に示すようになり、これらの図か
られかるように対物レンズ１２１が合焦点位置を通り越
してオーバーシュート量が多くなり、完全に合焦するま
でに時間がかかってしまう。

Ｃ発明の目的コ この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
、アクチェータ駆動回路の出力可能な電圧値が同じなら
ばフォーカスサーチ可能なアクチュエータ変位速度を従
来のものよりも速くすることができ、またフォーカスサ
ーチ時のアクチュエータ速度を同じとすればアクチュエ
ータ駆動回路の出力可能な電圧範囲を小さくすることが
でき、さらにフォーカスエラーのオーバーシュートを小
さくすることのできる光学式ディスク再生装置の自動焦
点引込み回路を提供することを目的とする。

［発明の概要］ すなわち、この発明に係る光学式ディスク再生装置の自
動焦点引込み回路は、情報信号が複数のピット列になっ
て記録されたディスクに対して対物レンズ、この対物レ
ンズを入力信号に応じて駆動制御されることにより前記
ディスクの信号記録面に対して垂直方向に移動させるフ
ォーカスアクチュエータ及び多分割受光部を有する光学
式ピックアップがトレースすることにより前記情報信号
を読み出す光学式ディスク再生装置において、前記対物
レンズを合焦点位置へ移動させるための直線的に増加す
る電圧信号を生成するフォーカスサーチ信号生成器と、
前記フォーカスサーチ信号に対して少なくとも逆極性の
電圧信号を発生するブレーキ信号発生器と、前記多分割
受光部の各検出信号に基づいて前記対物レンズを合焦点
位置に移動制御するためのフォーカスエラー制御信号を
生成するフォーカスエラー制御信号生成手段と、前記フ
ォーカスエラー制御信号がゼロレベルを通過する点を検
出するゼロクロス検出器と、前記多分割受光部の各検出
信号から和信号を生成しその信号レベルを基準レベルと
比較することにより前記対物レンズが前記フォーカスエ
ラー制御信号の制御範囲に達したことを検出するレベル
比較手段と、このレベル比較手段の検出状態でかつ前記
ゼロクロス検出器の検出状態で状態設定され前記レベル
比較手段の非検出状態で前記状態設定が解除される第１
の状態保持手段と、このレベル比較手段の検出状態で状
態設定され前記第１の状態設定手段の状態設定により前
記状態設定が解除される第２の状態保持手段と、前記第
２の状態設定手段の状態設定解除時に前記フォーカスサ
ーチ信号を導出し状態設定時に前記ブレーキ信号を導出
する第１の切換回路と、前記第１の状態保持手段の状態
設定解除時に前記第１の切換回路で選択された信号を導
出し状態設定時に前記フォーカスエラー制御信号を導出
する第２の切換回路と、この第２の切換回路で選択され
た信号に基づいて前記フォーカスアクチュエータを駆動
制御することにより前記対物レンズを自動的に合焦点位
置に引込むフォーカスアクチュエータ駆動制御手段とを
具備したことを特徴とするものである。

［発明の実施例］ 以下、第１図及び第２図を参照してこの発明の一実施例
を詳細に説明する。但し、第１因において第３図と同一
部分には同一符号を付して示し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。

第１図はその構成を示すもので、前記レベル比較回路２
４の出力Ｖ２４は前記リセット優先フリップ７０ツブ回
路（以下筒１のフリップフロップ回路とする）２１の反
転リセット端子Ｒに供給されると共に、第２のリセット
優先フリップフロップ回路２６のセット端子Ｓに供給さ
れる。また、上記第１のフリップフロップ回路２１の出
力Ｑ１は前記スイッチ回路（以下筒１のスイッチ回路と
する）１６の制御入力端に供給されると共に、上記第２
のブリップフロップ回路２６のリセット端子Ｒに供給さ
れる。この第２のフリップフロップ回路２６から出力さ
れる状態設定信号Ｑ２は第２のスイッチ回路２７の制御
入力端に供給される。この第２のスイッチ回路２７の固
定端子すは前記フォーカスサーチ信号発生器２５の出力
端に接続され、また固定端子Ｃは上記フォーカスサーチ
信号発生器２５で生成される電圧信号の少なくとも逆極
性の電圧信号を発生するブレーキ信号発生器２８の出力
端に接続され、上記状態設定信号Ｑ２に応じて駆動制御
される可動端子ａは上記第２のスイッチ回路１６の入力
端子Ｃに接続される。

上記のような構成において、以下第２図及び第３図を参
照してその動作について説明する。

第２図は対物レンズ１２１をディスク１４の信号記録面
に対して図中矢印方向に移動させたときに発生する各信
号出力波形を示すもので、（ａ）図はフォーカスエラー
信号ＦＥ、（ｂ）図はゼロクロス検出器２０の出力Ｔ、
（ｃ）図はローパスフィルタ２３の出力Ｖ２３、（ｄ）
図はレベル比較回路２４の出力Ｖ２４、（ｅ）図及び（
Ｑ）、図はそれぞれ第２の７リツプフロツプ回路２６の
出力Ｑ２、（ｆ）図及び（ｈ）図は第１の７リツプ７０
ツブ回路２１の出力Ｑ１の波形を示している。

まず、初期状態、つまりディスク１４と対物レンズ１２
１との間の距離が合焦点から著しく異なるとき、前述し
たようにフォトディテクタ１３に入射すべき反射光が拡
散してしまうので、フォーカスエラー信号ＦＥもローパ
スフィルタ２３の出力Ｖ２３もほぼゼロとなる。ローパ
スフィルタ２３の出力Ｖ２３はレベル比較回路２４で基
準電圧ＶＳと比較されるが、この基準電圧Ｖｓは上記状
態において■２３〈ＶＳに設定されている。ゆえに、レ
ベル比較回路２４の出力Ｖ２４はＬレベルとなるので、
第１の７リツプ７０ツブ回路２１はリセット状態を保つ
。このとき、状態設定信号Ｑ１はＬレベルなので、第１
のスイッチ回路１６はｂ−ｃ間を接続する。同時に、第
２の７リツプフロツプ回路２６はセットきれておらず、
その出力Ｑ２はＬレベルとなっているので、第２のスイ
ッチ回路２７Ｊまａ−ｂ間を接続する。これによってフ
ォーカスサーチモードに設定され、フォーカスサーチ信
号発生器２５の出力が前記フォーカスアクチュエータコ
イル１９に導出されて対物レンズ１２１を合焦点のある
方向に移動制御するようになる。

上記対物レンズ１２１が合焦点位置近傍に近付くと、拡
散していた反射光がフォトディテクタ１３上に集まるよ
うになり、上記フォーカスエラー信号ＦＥもローパスフ
ィルタ２３の出力Ｖ２３も増加するようなる。そして、
ローパスフィルタ２３の出力Ｖ２３が基準電圧７８以上
となるとレベル比較回路２４の出力Ｖ２４がＨレベルと
なり、これによって第１の７リツプフロツプ回路２１は
リセット解除状態となり、第２のフリツプフロツプ回路
２６はセット状態となる。すると、第２のフリツプフロ
ツプ回路２６の出力Ｑ２はＨレベルとなるので、第２の
スイッチ回路２７はａ−Ｃ間を接続するようになり、こ
れによってブレーキ信号発生器２８の出力が前記フォー
カスアクチュエータコイル１９に導出されるようになる
。このアクチュエータコイル１９に供給されるブレーキ
信号はフォーカスサーチ信号と逆の極性を有する電圧信
号であるから、対物レンズ１２１は移動方向と逆方向に
力が加わって減速されるようになる。

さらに、上記対物レンズ１２１が合焦点位置に達すると
、フォーカスエラー信号ＦＥがゼロ点を通過するため、
ゼロクロス検出器２０からトリガ信号Ｔが出力される。

このため、第１の７リツプフロツプ回路２１はセット状
態となり、状態設定信号Ｑ１をＨレベルに設定する。し
たがって、第１のスイッチ回路１６はａ−ｂ間を接続し
、上記フォーカスエラー信号ＦＥを前記フォーカスアク
チュエータコイル１９に導出するようになる。これによ
って、対物レンズ１２１はフォーカスサーボが施され、
常に合焦点位置に移動制御される。尚、フォーカスサー
ボ動作になったときに、上記状態設定信号Ｑ１により第
２のフリツプフロツプ回路２６はリセットされ、次のフ
ォーカスサーチに備えるようになる。

ここで、上記゛スイッチ回路１６の出力がフォーカスサ
ーチ信号からフォーカスエラー信号ＦＥに切替わるとき
、アクチュエータコイル１９への供給電圧、対物レンズ
１２１の変位、フォーカスエラー信＠ＦＥの変化はそれ
ぞれ第３図（ａ）〜（Ｃ）に示すようになる。つまり、
対物レンズ１２１が合焦点位置に達するときにはすでに
対物レンズ１２１は減速されており、そのオーバーシュ
ート量は従来のものに比してかなり小さくなる。

したがって、上記のように構成した光学式ディスク再生
８＠の自動焦点引込み回路は、フォーカスサーチ時の対
物レンズ移動速度をサーボ集束可能な最高速度範囲より
もさらに速くすることが可能であり、これによってフォ
ーカスサーチ時間を短縮することができる。また、フォ
ーカスサーチスピードが等しければ、アクチュエータ駆
動回路１８の出力電圧層がより低い値でフォーカスサー
ボをオン状態に設定することができるので、装置全体の
電源電圧に制限のあるポータプルタイプの再生装置等に
とっては非常に有効なものである。

Ｕ発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、アクチェータ駆
動回路の出力可能な電圧値が同じならばフォーカスサー
チ可能なアクチュエータ変位速度を従来のものよりも速
くすることができ、またフォーカスサーチ時のアクチュ
エータ速度を同じとすればアクチュエータ駆動回路の出
力可能な電圧範囲を小さくすることができ、さらにフォ
ーカスエラーのオーバーシュートを小さくすることので
きる光学式ディスク再生装置の自動焦点引込み回路を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る光学式ディスク再生装置の自動
焦点引込み回路の一実施例を示すブロック回路構成図、
第２図及び第３因はそれぞれ同実施例の動作を説明する
ための動作説明図、第４図は従来の自動焦点引込み回路
の構成を示すブロック回路図、第５図及び第６図はそれ
ぞれ従来の自動焦点引込み回路の動作を説明するための
動作説明図である。 １１・・・半導体レーザ、１２．・・・光学系、１３・
・・フォトディテクタ、１４・・・ディスク、１５・・
・差動増幅回路、１６・・・第１のスイッチ回路、１７
・・・位相補償回路、１８・・・アクチェータ駆動回路
、１９・・・フォーカスアクチュエータコイル、２０・
・・ゼロクロス検出器、２１・・・第１のリセット優先
フリップフロップ回路、２２・・・加算回路、２３・・
・ローパスフィルタ、２４・・・レベル比較回路、２５
・・・フォーカスサーチ信号発生器、２６・・・第２の
リセット優先フリップフロップ回路、２７・・・第２の
スイッチ回路、２８・・・ブレーキ信号発生器。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 第４図 ■５ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 情報信号が複数のピット列になって記録されたディスク
   に対して対物レンズ、この対物レンズを入力信号に応じ
   て駆動制御されることにより前記ディスクの信号記録面
   に対して垂直方向に移動させるフォーカスアクチュエー
   タ及び多分割受光部を有する光学式ピックアップがトレ
   ースすることにより前記情報信号を読み出す光学式ディ
   スク再生装置において、前記対物レンズを合焦点位置へ
   移動させるための直線的に増加する電圧信号を生成する
   フォーカスサーチ信号生成器と、前記フォーカスサーチ
   信号に対して少なくとも逆極性の電圧信号を発生するブ
   レーキ信号発生器と、前記多分割受光部の各検出信号に
   基づいて前記対物レンズを合焦点位置に移動制御するた
   めのフォーカスエラー制御信号を生成するフォーカスエ
   ラー制御信号生成手段と、前記フォーカスエラー制御信
   号がゼロレベルを通過する点を検出するゼロクロス検出
   器と、前記多分割受光部の各検出信号から和信号を生成
   しその信号レベルを基準レベルと比較することにより前
   記対物レンズが前記フォーカスエラー制御信号の制御範
   囲に達したことを検出するレベル比較手段と、このレベ
   ル比較手段の検出状態でかつ前記ゼロクロス検出器の検
   出状態で状態設定され前記レベル比較手段の非検出状態
   で前記状態設定が解除される第１の状態保持手段と、こ
   のレベル比較手段の検出状態で状態設定され前記第１の
   状態設定手段の状態設定により前記状態設定が解除され
   る第２の状態保持手段と、前記第２の状態設定手段の状
   態設定解除時に前記フォーカスサーチ信号を導出し状態
   設定時に前記ブレーキ信号を導出する第１の切換回路と
   、前記第１の状態保持手段の状態設定解除時に前記第１
   の切換回路で選択された信号を導出し状態設定時に前記
   フォーカスエラー制御信号を導出する第２の切換回路と
   、この第２の切換回路で選択された信号に基づいて前記
   フォーカスアクチュエータを駆動制御することにより前
   記対物レンズを自動的に合焦点位置に引込むフォーカス
   アクチュエータ駆動制御手段とを具備したことを特徴と
   する光学式ディスク再生装置の自動焦点引込み回路。