JPS61194646A - 自動焦点制御系 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、自動焦点制御系に関し、特に光デイスク記憶
装置などにおける光学系の機械的な位置ズレや記録媒体
の交換時の焦点位置決め誤差を減少させるのに好適な自
動焦点制御系に関するものである。

〔発明の背景〕

光デイスク記憶装置においては、例えば特開昭５８−８
５９４０号公報に記載されているように、記録膜上に光
スポットを自動的に焦点合せするための制御系を必要と
する。従来、この種の自動焦点制御系において、焦点合
せのために位置制御される対物レンズの支持方法には、
機械的な摩擦を利用する方法、バネを用いる方法などが
採用されている。

しかし、前者の機械的摩擦を利用する方法は、対物レン
ズの動作箇所において固定部と動作部間にガタが生じ易
く、そのガタによって対物レンズの動作時にトラッキン
グ方向の光軸ズレが生ずるので、トラッキング制御誤動
が発生すると共に、情報を記録・再生するときも障害と
なっている。

一方、後者のバネを用いて支持する方法は、上配光軸ズ
レに対してはバネのストロークで対応し。

その機械的精度はバネの工作精度で行っているので、ガ
タなどの影響は無視できるが、バネによる支持のため、
初期設定時に既に生じている記録媒体と対物レンズ間の
位置ズレがそのまま制御中も定常偏差として残ってしま
う。この定常偏差は、対物レンズを支える支持系や記録
媒体の取付は精度などで決まり、特に記録媒体を交換し
て用いる装置において焦点ズレの要因となっている。

その定常偏差を軽減する手段としては、制御系の直流利
得を高めるなどを実施しているが、制御回路における駆
動段の飽和、バネの高次振動などによって、軽減量にも
限度があった。

上記の問題を考慮しながら、記録・再生するための光の
焦点合せを行う光デイスク記憶装置の自動焦点制御系に
おいて、焦点合せの誤差の要因としては、機械的な寸法
精度によって決まる記録媒体と対物レンズの初期位置、
記録媒体およびスピンドルの回転時に生ずる上下動など
がある。なお、その大きさは、前者が０．５〜１．０＋
ａ＋ｓ、後者が０．２〜０．３ｍｍ程度である。

対策として前者に対し、では、装置の組立時あるいは保
守・点検時、対物レンズとスピンドル面の位置精度を確
保するために、治具を使って相互の位置関係を調整して
いるので、調整の熟練者と多大の労力が必要であった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、特にバネ支持構造の対物レンズを用い
て記録媒体に記録・再生光の焦点合せをするとき、自動
制御動作時の定常偏差を軽減して安定かつ高精度に自動
焦点動作を行える自動焦点制御系を提供することにある
。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明の自動焦点制御系は、
記録媒体に光を照射して情報の記録若しくは再生を行う
光学的情報記録再生装置のための自動焦点制御系におい
て、上記記録媒体上に光ビームを照射するための対物レ
ンズを含む光学系と、記録媒体上での上記光ビームの焦
点ズレ量に応じた第１制御信号を発生する手段と、上記
対物レンズの焦点方向の位置を上記第１制御信号に応じ
て変化させる第１制御系と、上記対物レンズの焦点方向
の位置を初期位置から所定の位置まで漸次変化させるた
めの第２制御系とを有し、該第２制御系による設定位置
を基点にして上記第１制御系による自動焦点制御動作を
開始させるようにしたことに特徴がある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す自動焦点制御系の構成
ブロック図、第２図（ａ）、（ｂ）は焦点位置の関係を
説明するための図、第３図は動作説明のための信号タイ
ムチャートである。

第１図において、１は記録媒体（光ディスク）。

２は対物レンズ、３はレンズ駆動用の第１コイル、４は
レンズ駆動用の第２コイル、５はスピンドルモータ、６
は光学系、７は焦点ズレ検出器、８はヘッド、９はベー
ス、１０は焦点ズレ検出回路、１１はアナログスイッチ
回路、１２は補償回路、１３は電力増幅回路、１４は比
較回路、１５は起動制御回路、１６は漸増信号発生回路
、１７は増幅回路、１８は駆動回路、１９はスイッチ制
御回路、２１は焦点位置ズレ、２２は焦点位置、２３は
焦点ズレ信号、２４は基準電圧（Ｖｒ）、　　３１は漸
増信号、３２はコイル制御信号、３３は起動信号である
。

記録媒体１は、ガラスまたはプラスチックの保護基板の
内面に記録膜を形成した構造になっており、第１図に示
すように、スピンドルモータ５によって、回転駆動され
、基板側から照射された光によって情報の記憶・再生が
行われる。

回転中の記録媒体１には、製作時やその後の経時変化に
よって生じた媒体自体の′そり′、あるいはスピンドル
への装着具合によって、上下動が発生している。

したがって、記録媒体１の記録面と光学レンズ２間の相
対距離をＸにすると、Ｘの値は回転時に絶えず変動して
いる。

自動焦点制御系は、対物レンズ２の位置を上記相対距離
Ｘの変動に追従させ、記録面が常に対物レンズ２の焦点
距離ｆｏに来て、情報を記録・再生するための光のスポ
ットが記録膜面で最小になるようにする。この場合、焦
点ズレをｄｆｏにすると、ＸとｆＯの間には、 Ｘ≦ｆ、±ｄｆ、　　　　　　　　−・・−−−（１）
の関係があり、良好な記録・再生特性を確保しておくた
めには、上記焦点ズレｄｆｏの値を規定値、例えば１〜
２７ｔｍ以下に保つことが要求される。

上記焦点合せを行うため、光デイスク装置は、概略、相
対距離Ｘによって変化する反射光を光学系６で検出し、
位置誤差信号に応じてレンズ駆動部のコイル励磁電流を
変化させ、対物レンズ２の位置をｉ！ＩＩ節する第１の
制御系を備えている。

光学系６でとらえた光信号は、焦点ズレ検出器７によっ
て電気信号に変換され、焦点ズレ検出回路１０によって
焦点ズレ信号２３となる。その焦点ズレ信号２３は、ア
ナログスイッチ回路１１、補償回路１２、電力増幅回路
１３を介して、第２コイル４に供給され、これによって
対物レンズ２の位置が調節される。なお、補償回路１２
は、通常の進み遅れ補償回路を使用し、制御系としての
ゲイン−位相を補償する。

記録媒体】が回転状態にあるとき、対物レンズ２の焦点
位置２２と、記録媒体１一対物レンズ２間の焦点位置ズ
レ２１の関係は、第２図（ａ）に示すようになる。また
、焦点ズレ検出回路１０が出力する焦点ズレ信号２３は
、同図（ｂ）に示すようになる。

焦点位置２２と相対距離Ｘとの関係は、装置あるいは光
ディスク１の製作時または経時特性によって決まるため
、焦点ズレ信号２３は、第２図（ｂ）のように、必ずし
も零交点をもつとは限らない。

そのため、自動焦点動作への引込みに際しては、対物レ
ンズ２を初期位置から一方向に動かしてＸの値を漸増ま
たは漸減させ、ｆ（１＃ｘの状態となった時点で、アナ
ログスイッチ回路１１を′閉′状態とし、自動焦点制御
を開始する必要がある。

上述した自動焦点動作への引込みのために、本発明では
、対物レンズ２を光ディスク１からｆ。

以上前れた位置に初期設定しておき、この状態で起動制
御回路１５に起動信号３３を与える。

上記起動信号３３を受信すると、起動制御回路１５から
コイル制御信号３２が出力され、これによって、漸増信
号発生回路１６が第３図に示すような、時間の経過と共
に次第に大きくなる漸増信号３１を出力する。このとき
、アナログスイッチ回路１１は開いた状態にある。

上記漸増信号３１は、増幅回路１７で増幅されて後、駆
動回路１８を介して第１のコイル３に与えられ、これに
よって、対物レンズ２が除々に記録媒体１に接近する。

この過程で、焦点ズレ信号２３は、第３図に示すように
変化し、ｘ＃ｆｏの位置で基準電圧Ｖｒを横切る。

比較回路工４は、焦点ズレ信号２３が基準電圧Ｖｒに一
致した時点を検知するためのものであり、ｘ　＃　ｆ　
ｏの位置に達したとき、比較回路１４が一致信号２５を
出力すると、起動制御回路１５が漸増信号３１の出力増
加を停止し、スイッチ回路１９がアナログスイッチ回路
１１を゛閉′状態にする。

アナログスイッチ回路１１が゛閉′状態になると、第１
の制御系が閉ループを構成し、自動焦点制御動作が開始
される。すなわち、焦点ズレ検出回路１０から出力され
る焦点ズレ信号２３が補償回路１２、電力増幅回路１３
を介して、第２のコイル４に供給され、対物レンズ２が
記録媒体１上の記録膜の位置変動に追従して上下に駆動
される。第３図において、２１ａは記録膜の上下動、２
１ｂは対物レンズ２の位置変化を示す。なお、自動焦点
制御期間中、第１のコイル３には、第３図に示すように
、自動焦点制御の開始時のレベルに保持して漸増信号３
１が供給されている。このように。

自動焦点制御期間中にも第１のコイル３を駆動する方式
を採用することにより、初期設定誤差の減少、自動焦点
追従範囲の拡大、焦点合せ精度の向上を図ることができ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、記録媒体に光を
焦点させる対物レンズの駆動コイルを２系統に分割し、
第１のコイルを含む制御系で初期時の焦点合せを行った
後、第２のコイルを含む制御系で通常時の自動焦点制御
動作を行わせるようにしているため、製造時のバラツキ
に関係なく高精度の自動焦点制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す自動焦点制御系の構
成ブロック図、第２図（ａ）、（ｂ）は焦点位置の関係
を説明するための図、第３図は動作説明のための信号タ
イムチャートである。 １：記録媒体（光ディスク）、２：対物レンズ、３：第
１のコイル、４：第２のコイル、５ニスピンドルモータ
、６：光学系、７：焦点ズレ検出器、８：ヘッド、９：
ベース、１０：焦点ズレ検出回路、１１：アナログスイ
ッチ回路、１２：補償回路、１３：電力増幅回路、１４
：比較回路、１５：起動制御回路、１６：漸増信号発生
回路、１７：増幅回路、１８：駆動回路、１９：スイッ
チ制御回路、２１：焦点位置ズレ、２２：焦点位置、２
３：焦点ズレ信号、２４：基準電圧（Ｖｒ）、３１：漸
増信号、３２：コイル制御信号、３３：起動信号。 第１図 第　　　２　　　図 第　　　３　　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録媒体に光を照射して情報の記録若しくは再生
   を行う光学的情報記録再生装置のための自動焦点制御系
   において、上記記録媒体上に光ビームを照射するための
   対物レンズを含む光学系と、記録媒体上での上記光ビー
   ムの焦点ズレ量に応じた第１制御信号を発生する手段と
   、上記対物レンズの焦点方向の位置を上記第１制御信号
   に応じて変化させる第１制御系と、上記対物レンズの焦
   点方向の位置を初期位置から所定の位置まで漸次変化さ
   せるための第２制御系とを有し、該第２制御系による設
   定位置を基点にして上記第１制御系による自動焦点制御
   動作を開始させるようにしたことを特徴とする自動焦点
   制御系。