JPS61199245A - サ−ボゲイン制御装置 - 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、光ビームで情報記録媒体（以下ディスクと称
す）に記録・再生、或いは、再生する装置における焦点
位置制御ループやトラッキング制御ループのサーボゲイ
ン制御装置に関するものである。

従来の技術 第４図は従来のビデオディスクプレーヤーや、記録可能
光ディスクファイル装置に用いられているサーボゲイン
制御装置を含めた焦点位置制御ループの一例を示すブロ
ック図である。以下、図面を参照しながら説明を行う。

光検出器１，２は対物レンズの焦点位置と所望の合焦点
位置とのずれ量を検出するためのものであり、通常はビ
ンフォトダイオード等が用いられている。ディスク面か
らの反射光は光検出器１，２により電流に変換され、さ
らにプリアンプ３，４で電流−電圧変換される。電圧に
変換された各々の信号は差動アンプ６により差動信号と
なる。この差動信号が合焦点からのずれを示す。

一方、電圧に変換された各々の信号は加算アンプ６によ
り和信号となる。この和信号は光検出器１．２に照射さ
れる全光量を示すものであり、割算器７の分母に入力さ
れる。割算器７の分子には差動信号が入力され、和信号
により正規化される。

例えば、ディスクの反射率が高くなった場合、分母が大
きくなり、差動信号は小さくなる。一方。

ディスクの反射率が低くなった場合、分母が小さくなり
、差動信号は大きくなる。このように割算器７により、
ディスクの反射率の変動や、記録と再生での検出パワー
の大きな変化によって生ずる合焦点からのずれ量の検出
感度を略一定にしている。割算器７の出力信号は制御ル
ープの安定性を向上させるために位相補償回路８により
位相進み補償される。進み補償された信号はスイッチ１
１を通り、駆動アンプ１２によシミ流に変換され、対物
レンズを駆動するコイル１３に印加される。

このように対物レンズは合焦点からのずれ量に応じて駆
動され、ディスク反射面の面振れに対して常に合焦点位
置が反射面になるように制御される。

尚、本制御ループを引込ませるために、引込み開始指令
信号１４により引込み起動回路１０で引込み起動信号を
発生させ、スイッチ１１を通して駆動アンプ１２で電流
増幅して、対物レンズ駆動コイル１３を駆動せしめる。

引込み検出回路９により対物レンズの焦点位置が制御ル
ープの動作点近傍に入ったことを検出するとスイッチ１
１を切換え、閉ループが構成される。

第５図は前記制御ループの開ループ周波数特性を示した
ものであり、（ａ）はゲイン特性を、ｆｂ）は位相特性
を表わしている。一般的には、実線に示すような一次共
振点ｆ０を有する二次系の特性を示す・、また、リニア
モーターのようなアクチュエータの場合、一点鎖線に示
すような特性を示す。

例えば、平均的な反射率のディスクを再生する場合のゲ
イン交点をＢとする０この場合、位相進み補償回路によ
りｆＣでの位相余有はθｃ（ｄｅｇ）となる。さて、前
記の割算器によるサーボゲイン制御装置がない場合にお
いて例えば、反射率が平均レベルに対してかなり低いデ
ィスクを再生しようとするとそのゲイン交点はＡ点とな
り、ｆｃｌでの位相余有はθｃ１〔ｄｅｑ〕となる。ま
た、反射率が平均レベルに対してかなり高いディスクを
再生する場合、ゲイン交点は０点となり、ｆｃ　での位
相余有はθＣ２（ｄｅｑ）となり、いずれも、位相余有
がかなり少なくなシ、制御ループの安定性が損なわれる
ことが考えられる０このように、サーボゲイン制御装置
がない場合、ゲイン交点が大きく変動し、ループの安定
性の低下をまねくことになる。

このような状態を考えて、位相補償回路における位相進
み量を十分大きくとることは可能であるが低周波数域の
ゲインの低下や、二次共振点におけるゲイン余有の低下
となり、また、高周波数成分を強調することになるため
１．消費電力の増加、コイル駆動段の飽和といったよう
な多くの問題点が発生するため好ましい方法ではない。

さて、これまで、再生状態におけるディスク反射面の変
動に対して、サーボゲイン制御装置が必要であることを
述べてきたが、記録可能ディスクの場合、多くは、反射
率変化によって情報の記録再生を行っているため再生時
のみならず、記録時にもゲイン調整が必要とされる。以
上のように、ディスク反射面の反射率が大きなファクタ
ーとなる検出感度は、記録済トランクの再生時、未記録
トランクの再生時、記録時で大きく異なる場合が多い０ 例えば、各々の状態に於ける反射率のばらつきが非常に
小さい場合、特開昭５８−９４１３８で提案されている
ように単に各状態に応じてゲインを切換えれば良い。し
かしながら、各状態に於ける反射率のばらつきが大きい
場合、前記の提案では、ばらつきを吸収することが十分
にできず、サーボゲイン制御装置が必要となる。

以上、焦点位置制御ループに於けるサーボゲイン制御装
置について説明してきたが、所望のトランクを正確に追
従せしめるためのトラッキング制御ループに於いてもサ
ーボゲイン制御装置が有効であることは明らかである。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、前記に示すような構成では、次のような
問題点がある。

第４図に示すように変動する検出感度、言い換えれば、
検出ゲインを略一定にするために、光検出器の各出力の
和信号の大小により、増幅器のゲイン制御を行っている
が、閉ループで検出ゲインの制御を行っているわけでは
なく、開ループ制御になっている。従って、温度変化等
によって発生する外乱に対して弱く、外乱の影響を受け
やすい構成になっている。一般的に、開ループ制御の方
が閉ループ制御にくらべ、外乱に対して弱いことは明ら
かである。また、割算器に用いる素子のばらつきを考慮
する必要があるという問題がある。

本発明は上記問題に鑑み、検出ゲインを略一定にするた
めに検出ゲインを閉ループで制御するものである。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために、本発明のサーボゲイン制
御装置は、光検出器からの２つの信号を時分割して１つ
の信号とし、さらに略平均化を行い、略平均化された信
号を基準レベルと比較し、その差に応じて検出ゲインを
閉ループで制御するように構成したものである。

作用 本発明は上記の構成により、従来、開ループで制御され
ていた検出ゲインを閉ループで制御することができるた
め、温度変化等によって発生する外乱に対して安定に動
作するものである。また、１つのゲイン制御装置で多入
力信号をゲイン制御することができるため、回路の簡略
化においても効果の大なるものがある。

実施例 第１図は本発明のサーボゲイン制御装置の一実施例を示
すブロック図である。第１図において、第４図と同一の
符号で示すブロックは第４図と同様の機能を有するもの
であり、本実施例の特徴は第４図にくらべ透加された１
５〜１９に特徴がある０ 以下、第１図をもとに本発明の実施例について説明する
。プリアンプ３，４後に設けられたアナログスイッチ１
６は、制御帯域より十分に高い周波数のスイッチ切換え
クロック信号により、２つの入力信号を時分割で切換え
る。時分割で１つの信号となったプリアンプの出力信号
は割算器７の分子に入力される。割算器７０分母には次
のような信号が入力される割算器７の出力を制御帯域よ
シ十分に低い周波数のカットオフをもつローパスフィル
タ１６に通過せしめる。

この２つの信号を時分割した信号をローパスフィルタ１
６に通過せしめるということは前記２つの信号の略平均
化を行うことに相当する０略平均化された信号は基準の
レベルと比較され、その差に応じた信号が前記割算器７
の分母に入力される。

例えば、略平均化された信号が基準レベルよりも大なる
場合、割算器７の分母は大きくなり、割算器７は出力を
小さくするように働く。一方、略平均化された信号が基
準レベルよりも小なる場合、割算器７の分母は小さくな
り、割算器７は出力を大きくするように働く。このよう
に、従来のサーロック信号により２つの信号に戻される
。１７゜１８はそのだめのホールド回路である。

尚、第１図に示すブロック図ではゲイン制御のために割
算器を用いたが、ゲインが可変できるものであれば何で
も良い。また、本実施例は焦点位置制御ループ内に適用
したものであるが、トラッキング制御ループ内に適用で
きることは言うまでもない。

本実施例の構成では信号をサンプリングするので、サン
プリングノイズ除去のため、高次のローパスフィルタが
後段で必要な場合がある。但し、駆動コイルの応答が無
視できる場合は、その必要はない０スイッチ切換クロッ
ク信号１９は制御帯域にくらべ、少なくとも５〜１０倍
程度、高くする必要がある。

これは、サンプリングに対してホールドする回路を例え
ば零次ホールド回路で行うとすると、その伝達特性は第
６図に示すようになる。第６図のＤは振幅特性、Ｅは位
相特性を示す。図においてｆｓｃはサンプリング周波数
である。図から明らかなようにサンプリング周波数にく
らべかなり低い周波数から位相が遅れてゆくことがわか
る。制御帯域ではこの位相遅れが極力ないことが望まし
い０従って、制御帯域にくらベサンプリング周波数は十
分に高いことが必要とされる。尚、引込みの際には割算
器の分母は所望の値により固定されており、引込み後、
割算器が働くようになっているＯ さて、第２図は本発明による構成を示す一回路例であっ
て第１図の７，１６〜１９に相当する部分の回路を示す
。光検出器からプリアンプにより増幅された信号ｖ１．
ｖ２は、アナログスイッチ２０で、クロック信号によシ
所望の期間いずれか一方が導通するようになっており、
クロック信号の周期でサンプリングが行なわれる。アナ
ログスイッチ２０で一つになった信号は、Ｒ２９，Ｒ３
゜で構成される非反転オペアンプ２１により、約（１＋
により増幅されるが、非反転入力端子に接続されるＦＥ
Ｔ）ランジスタ４６のゲート電圧により、ＦＥＴ　）ラ
ンジスタのドレイン−ソース間の抵抗値が変化するため
、増幅度はＦＩＴ）ランジスタ４６のゲート電圧によシ
制御できる。即ち、例えば、ゲート電圧を高くすると、
抵抗値は大きくなり、オペアンプ２２の増幅度も大きく
なる。一方、ゲート電圧を低くすると、抵抗値は小さく
なり、オペアンプ２２の増幅度も小さくなる。

オペアンプ２２の出力信号ｖ２２はコンデンサＣ４３が
オペアンプ２３の帰還抵抗Ｒ３７に並列に構成されてい
るローパスフィルタを通り、前記ゲート信号となる０正
負電源２ア、２８及び可変抵抗器ｖＲ４゜により任意の
ＤＣ電圧が発生できるようになっているが、ここで発生
する電位■４゜は、この閉ループで構成されるゲイン制
御ループの動作点を決めるものとなる。即ち、オペアン
プ２２の出力信号ｖ２゜をローパスフィルターに通すこ
とによシ２つの信号の略平均化を行い、略平均化された
信号を前記ＦＥＴトランジスタ４６のゲート信号に用い
ることで、閉ループを構成している。

例えば、略平均化された信号がｖ４゜より太きくなると
ゲート電圧は低くなシ、オペアンプ２２の増幅度は小さ
くなる。一方、略平均化された信号がｖ４ｏよりも小さ
くなると、ゲート電圧は高くなり、オペアンプ２２の増
幅度は大きくなる。このように、２つの入力された信号
に応じたゲイン調整を行う閉ループが構成される。

アナログスイッチ２４及び、非反転アンプ２５゜２６、
ホールド用コンデンサＣ４４，Ｃ４５で構成される零次
ホールド回路により、ゲイン制御された信号は元の２つ
の信号ｖ１′、■２′に分割される。

以上のように比較的簡単な回路構成で、閉ループによる
検出ゲイン制御が可能である。

さて、第３図は本発明を焦点位置制御ループのみならず
、トラッキング制御ループにも適用した実施例のブロッ
ク図を示す。第１図の実施例では光検出器の２つの出力
信号をスイッチで切換えていたが、ここでは、４つの出
力信号をマルチプレクサ５２により切換えており、ゲイ
ン制御は４つの信号の略平均値により行っている。尚、
本実施例では、ゲイン制御ループの動作点設定を１ケ所
のみで行えば良いため、二系統に設けた場合のゲイン制
御ループの動作点設定にくらべ、調整が簡略になり、か
つ回路構成も小さくてすむことになり、部品点数の削減
にもつながる。ゲイン制御された信号はデ、マルチプレ
クサ６３により４つの信号に分離している。尚、５６〜
６２までのブロック面は従来のトラッキング制御ループ
と何らかわるところはない。

以上のように、光検出器から検出信号をサンプリングし
、それらの信号の略平均値で、閉ループによりゲイン制
御を行うため、温度変化等によって発生する外乱に対し
て強くなり、割算器に用いる素子のばらつきを考慮する
必要もなくな、り安定な制御を提供する。

尚、第１図、第２図、第３図には簡単なブロック図及び
、回路例を示したが、本実施例以外の構成でも前記目的
を達成せしめれば良いことは言うまでもない。また、焦
点位置制御、トラッキング制御に限らず、２分割以上の
光検出器を用いて、ビームの位置制御を行う光ビーム位
置制、御系には本発明は極めて有効である。

発明の効果 以上のように本発明によれば、検出ゲインの変動を閉ル
ープで抑圧するため、温度変化等によって発生する外乱
に対して強くなり、安定な制御を可能とした効果の大な
るものである。さらに、簡単な回路で目的を達すること
ができるため、本発明を採用するにあたり、大きなコス
トアップにはならず、低価格化をねらうビデオディスク
プレーヤーや、光デイスクファイル装置等に多いに利用
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例を示すブロック図、第２
図はその具体的回路図、第３図はトラッキング制御ルー
プにも本発明を適用した実施例のブロック図、第４図は
従来例を示すブロック図、第５図は焦点位置制御ループ
の開ループ特性を示す線図、第６図は零次ホールド回路
の伝達特性を示す線図である。 １．２・・・・・・光検出器、３，４・・・・・・プリ
アンプ、６・・・・・・差動アンプ、８・・・・・・位
相補償回路、１１・・・・・・スイッチ、１５　、１５
’・・・・・・スイッチ、１６・・・・・・ローパスフ
ィルタ、１７．１８・・・・・・ホールト回路、。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名Ｉ〜
？・・紅砂出思 １１・・・　スイーノチ ！？・・・、シ′噛しゴアンア １３・・・し゛ｌス′１ヒ初ココイ ルＩ４・−３１込みＨ＠４旨イシイ言３第５図 肩凌数

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ビーム光源と前記光源からの光ビーム光束を所
   望の反射面に導く光学的手段と、前記光束を前記反射面
   に合焦点せしめるための対物レンズと、前記対物レンズ
   を光軸方向に駆動せしめる駆動手段と、前記合焦点位置
   からのずれ量を検出するための第１の少なくとも２分割
   された光検出器と、前記反射面からの反射光束を前記第
   １の光検出器まで導く光学的手段と、前記第１の光検出
   器からの２つの出力信号を所望倍増幅する第１の増幅器
   と、前記各増幅器の２つの出力信号を差動増幅する差動
   増幅器と、前記駆動手段の機械系の遅れを補償する位相
   補償回路とからなる焦点位置制御ループで、前記第１の
   光検出器からの２つの出力信号を所望のクロック信号で
   切換え、一つの信号とする第１のスイッチを設け、前記
   第１のスイッチの出力を所望のレベルに増幅する第２の
   増幅器を備え、前記第２の増幅器の出力信号を所望のカ
   ットオフ周波数を持つローパスフィルターを通過せしめ
   ることにより、前記第２の増幅器の出力信号を略平均化
   し、前記略平均化された信号を所望の基準レベルと比較
   し、前記基準レベルより小なる場合、前記第２の増幅器
   のゲインを所望の倍率に増大せしめ、一方、前記基準レ
   ベルより大なる場合、前記第２の増幅器のゲインを所望
   の倍率に減少せしめるように構成し、かつ、前記第一の
   スイッチの切換え信号に用いた所望のクロック信号で切
   換えられる第２のスイッチを備え、前記第２のスイッチ
   で、前記第２の増幅器の出力信号を２つの信号に分離し
   、前記分離された２つの信号をホールド回路により、所
   望の期間、各々ホールドし、前記差動増幅器の各入力信
   号に用いることを特徴とするサーボゲイン制御装置。
2. （２）光学的手段以外に、前記反射面の所望のトランク
   上を前記光ビーム光束が追従するよう構成された駆動手
   段と、所望の位置からのずれ量を検出する第２の少なく
   とも２分割された光検出器と、前記反射面からの反射光
   束を第２の光検出器まで導く光学的手段を備えたトラッ
   キング制御ループで、前記第１の光検出器からの出力信
   号を第２の光検出器で行うように構成することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のサーボゲイン制御装置
   。
3. （３）第１のスイッチは、４つの入力信号に対して１つ
   の出力信号に、一方第２のスイッチは１つの入力信号に
   対して４つの出力信号になるように構成され、第１の光
   検出器と第２の光検出器の各２つの出力信号を各増幅器
   で増幅し、前記４入力の第１のスイッチにより一つの信
   号とし、ゲイン制御された増幅器により所望倍した後、
   前記第２のスイッチ及びホールド回路により４つの出力
   信号に分離し、各差動増幅器の各入力信号となるように
   構成されたことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   のサーボゲイン制御装置。