JPS6256577B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は光学的サーボ装置に関し、特に、光
学的に情報記録媒体から情報を読出す情報再生装
置における対物レンズのフオーカス制御を行なう
ような光学的サーボ装置に関する。

従来より光学的ビデオデイスクやPCMオーデ
イオデイスクなどにおいて、光学式情報読出装置
のフオーカス制御系が知られている。第１図は従
来の光学式情報読出装置のフオーカスサーボ系を
示す概要図であり、第２図は第１図に含まれる対
物レンズ駆動機構（以下、アクチユエータと称す
る）の概略構造図であり、第３図はフオーカスサ
ーボ系のフオーカスセンサ特性を示す図である。

まず、第１図ないし第３図を参照して従来の光
学式情報読出装置について説明する。光源１は情
報信号検出のためのたとえばレーザ光線を出射す
るものである。光源１から出射されたレーザ光線
はハーフミラー２によつて反射され、光束の方向
が変えられる。方向が変えられたレーザ光線は対
物レンズ４によつて集光されて、情報が記録され
ている情報記録媒体（以下、デイスクと称する）
３に照射される。対物レンズ４に関連してアクチ
ユエータ５が設けられる。このアクチユエータ５
は対物レンズ４をデイスク３の面から見て垂直方
向に駆動し、前記レーザ光線の集光点位置を光軸
方向に移動させるものである。デイスク３で反射
されたレーザ光線は、対物レンズ４、ハーフミラ
ー２およびシリンダレンズ６を介して光検知器７
に入射される。シリンダレンズ６は従来より知ら
れたシリンダレンズ法によつてフオーカス作用を
生じさせるためのものである。光検知器７は検知
面がたとえば４つに分割されたものが用いられ
る。光検知器７の出力はフオーカスエラー信号を
作るためのフオーカス信号処理回路８に与えられ
る。このフオーカス信号処理回路８は、実際には
前記４分割光検知器７のそれぞれの対角方向の素
子同士の和をとり、得られた和信号の相互の差を
求める回路によつて構成される。フオーカス信号
処理回路８から出力されたフオーカスエラー信号
９は位相補償回路１０に与えられるが、このフオ
ーカスエラー信号の出力特性は第３図に示すよう
な特性となつている。位相補償回路１０はフオー
カスエラー信号の位相を補償するためのものであ
り、この位相補償回路１０の出力はフオーカスサ
ーボ系をON，OFFするためのスイツチ１１を介
してサーボアンプ１２に与えられる。サーボアン
プ１２は入力されたフオーカスエラー信号に基づ
いて対物レンズ４を駆動するものである。

次に、第２図を参照してアクチユエータ５の構
造について説明する。ヨーク５ａには永久磁石５
ｂが設けられ、このヨーク５ａが永久磁石５ｂの
磁束の磁路となる。ヨーク５ａに設けられた円筒
面５ｄに沿つて摺動するように鏡筒５ｅが設けら
れる。この鏡筒５ｅは対物レンズ４を保持するた
めのものである。そして、鏡筒５ｅにはコイル５
ｃが設けられ、このコイル５ｃに電流を流すと、
この電流とヨーク５ａのギヤツプ中の磁力線との
相互作用により、対物レンズ４を駆動する力が生
じる。

次に、第１図に示すフオーカスサーボ系の初期
引込すなわちスイツチ１１を閉じたときに、フオ
ーカスサーボ系が引込む際の動作について説明す
る。まず、第３図に示すａ点に相当する位置（合
焦状態）にデイスク３があるときに、スイツチ１
１が閉じられればサーボ系は当然引込む。次に、
第３図に示すＡの領域に相当する位置にデイスク
３があるときは、アクチユエータ５が微小量だけ
ａ点に向つて動きサーボが引込む。次に、デイス
ク３が第３図に示すＡの領域外のさらに焦点が外
れた場所に位置しているときは、スイツチ１１を
閉じてもサーボアンプ１２から出力されるエラー
信号が小さいため初期引込ができない場合があ
る。このため、アクチユエータ５を前後に駆動し
てＡ領域を通過させるために、アクチユエータ駆
動用外部信号をサーボ系に印加して、デイスク３
ないし対物レンズ４の間の距離がＡ領域にくる状
態を作り出して、その後スイツチ１１を閉じ、自
己引込を行なわせる必要があつた。

ところが、このような従来装置においては、満
足な引込を行なえないことがあつた。すなわち、
第２図に示すような構造のアクチユエータ５は、
電磁力により鏡筒５ｅがヨーク５ａの内部円筒面
５ｄに沿つて摺動するが、このとき両者の間には
必ず有限の摩擦がある。このために、サーボ系の
引込開始前には、鏡筒５ｅは静止しており、鏡筒
５ｅと内部円筒面５ｄの静止摩擦が前記電磁力を
上回つている場合には、スイツチ１１を閉じても
鏡筒５ｅが第３図に示すａ点の方向に引込まれる
ように動作しない。さらに、前述のアクチユエー
タ駆動用外部信号を加えた場合、印加外部信号に
よる電磁駆動力が静止摩擦力を越える瞬間に、ア
クチユエータ５は高速で飛出す（ステイツクスリ
ツプ的動き）ため、引込が行なわれる前にＡ領域
を飛越してしまうことになる。すなわち、摩擦に
起因するステイツクスリツプ的動きのため、初期
引込に必要なアクチユエータ５の滑らかでありか
つ低速の移動を得ることができない。

それゆえに、この発明の主たる目的は、引込時
においてアクチユエータに微小振動（デイザ）を
重畳して摩擦を減少させ、確実な初期引込を可能
とした光学的サーボ装置を提供することである。

この発明は要約すれば、光学的に読取可能な情
報を含む記録トラツクが形成された記録媒体上
に、レンズによつて光源からの光を集光し、この
レンズをアクチユエータによつて光軸方向に摺動
させ、このときのレンズと記録媒体表面との間の
変位を検知し、その検知出力に基づいてサーボ回
路がアクチユエータを制御するようにし、このサ
ーボ回路によるアクチユエータのサーボ制御初期
引込動作時にアクチユエータに微小交番電圧を印
加して微小振動を発生させるように構成したもの
である。

この発明の上述の目的およびその他の目的と特
徴は以下に図面を参照して行なう詳細な説明から
一層明らかとなろう。

第４図はこの発明の一実施例の構成を示す図で
あり、第５図は第４図に示す引込検知信号用アン
プ１７の出力特性を示す図であり、第６図は同じ
くシーケンス波形発生回路１５の出力波形を示す
図である。

第４図に示す実施例は以下の点を除いて前述の
第１図と同じである。すなわち、４分割光検知器
７に含まれる４個の素子の出力は引込検知信号用
アンプ１７に与えられる。この引込信号用アンプ
１７は４個の素子の出力のすべての和をとるもの
であつて、出力信号を引込検知信号回路１８に与
える。引込検知信号回路１８にはスレツシヨルド
電圧Vthが与えられている。したがつて、引込検
知信号回路１８は引込信号用アンプ１７の出力が
スレツシヨルド電圧Vth以上になつたとき出力信
号を導出し、この出力信号を駆動信号としてスイ
ツチ１６及び１１に与える。発振回路１３はアク
チユエータ５に微小交番電圧を与えるためのもの
であつて、その発振出力を、スイツチ１６を介し
てサーボアンプ１２の入力に与える。シーケンス
波形発生回路１５には、起動入力端子１４を介し
て所定の起動電圧が与えられる。シーケンス波形
発生回路１５は起動電圧が与えられると、時間の
経過とともに第６図に示すようなシーケンス波形
の電圧を発生し、この電圧を発振回路１３の出力
に重畳する。また、起動入力端子１４に起動電圧
が与えられると、この起動電圧に応答してスイツ
チ１６が閉じられる。

次に、動作について説明する。起動入力端子１
４に所定の起動電圧を与えると、シーケンス波形
発生回路１５が動作を開始すると同時にスイツチ
１６の接点が閉じられる。シーケンス波形発生回
路１５は起動すると同時に負の電圧を発生し、こ
の電圧をサーボアンプ１２に与える。すると、ア
クチユエータ５の鏡筒５ｅが、最初にどの位置に
あつても或る一方方向の端まで移動する。シーケ
ンス波形発生回路１５は時間の経過に伴つて、第
６図に示すように負から正へ徐々に立上がる電圧
を発生する。この電圧に応答して、アクチユエー
タ５の鏡筒５ｅは前記方向とは逆の他方方向に移
動を開始する。この際、発振回路１３から微小交
番電圧が出力され、シーケンス波形発生回路１５
の出力に重畳されている。このため、鏡筒５ｅは
ヨーク内面の円筒５ｄに対して常に動摩擦の状態
になるので、ステイツクスリツプ的な急激な動き
でなく、低速の滑らかな移動が可能となる。この
移動の途中において、鏡筒５ｅは第３図に示す引
込可能範囲Ａを必ず通過する。Ａ点の検知出力が
４分割光検知器７から引込信号用アンプ１７を介
して引込検知信号回路１８に与えられており、こ
の信号の特性は第５図のようなものである。そし
て、引込検知信号回路１８は引込信号がスレツシ
ヨルド電圧Vth以上になつたことを判別し、スイ
ツチ１１を閉じる。その結果、フオーカス信号処
理回路８から位相補償回路１０を介して出力され
た信号をサーボアンプ１２に与える。その後、ス
イツチ１６を開き、シーケンス波形発生回路１５
および発振回路１３をサーボアンプ１２の入力か
ら切り離すことにより、フオーカスサーボを引込
ますことができる。このように、シーケンス波形
に発振回路１３の出力を重畳して微小振動（デイ
ザ）をサーボアンプ１２に与えることにより、ア
クチユエータ５の鏡筒５ｅが引込可能範囲をゆる
やかに通過するので、確実な引込を行なうことが
できる。

ここで、実験結果による一例を述べると、デイ
ザを印加しない場合の引込範囲通過時間が約
0.5m_secであるのに対し、振幅が0.5ないし１μｍ
程度（数100Hz）のデイザを与えることにより、
通過時間を10m_sec程度すなわち約20倍近くも長く
することができ、引込の安定化に極めて大きな効
果を発揮する。

なお、引込検知信号用アンプ１７は４分割光検
知器７の４個の素子出力の全和をとつているの
で、対物レンズ４の焦点がデイスク３の表面に近
付いたときに最大出力となる。合焦状態から、さ
らに遠ざかるときの引込信号用アンプ１７の出力
特性は第５図に示すごとく、合焦時にピークを有
する単峰特性となる。また、引込検知信号回路１
８は、スレツシヨルド電圧Vth以上の電圧が入力
されたときに出力信号が導出されるように構成さ
れているので、スレツシヨルド電圧Vthを適当な
値に選択すれば、引込可能範囲Ａに達したとき、
スイツチ１１および１６を制御する信号を発生さ
せることができる。

なお、上述の実施例では、フオーカスエラー信
号を発生させる方式として、シリンダレンズ法に
よるものについて説明したが、これに限ることな
くどのような他の方法においても、第３図に示す
ような出力特性を有するものであれば上述の実施
例と同様の効果を奏することができる。

以上のように、この発明によれば、アクチユエ
ータのサーボ制御初期引込動作時に、微小交番電
圧をアクチユエータに与えて微小振動を発生させ
るようにしたので、アクチユエータの可動部に摩
擦がある場合であつても、極めて確実に合焦点位
置へフオーカスサーボ系の引込を達成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光学式情報読出装置のフオーカ
スサーボ系を示す概略構成図である。第２図は第
１図に含まれるアクチユエータの概略構造図であ
る。第３図はフオーカスセンサの特性を示す図で
ある。第４図はこの発明の一実施例の概略構成図
である。第５図は第４図に示す引込検知信号用ア
ンプの出力特性を示す図である。第６図は第４図
に示すシーケンス波形発生回路の出力波形を示す
図である。 図において、１は光源、３はデイスク、４は対
物レンズ、５はアクチユエータ、１２はサーボア
ンプ、１３は発振回路、１５はシーケンス波形発
生回路、１７は引込信号用アンプ、１８は引込検
知信号回路を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光源、 光学的に読取可能な情報を含む記録トラツクが
   形成された記録媒体、 前記記録媒体上に前記光源からの光を集光させ
   るレンズ、 前記レンズを光軸方向に摺動させるアクチユエ
   ータ、 前記レンズと前記記録媒体表面との間の変位を
   検知する変位検知手段、 前記変位検知手段の出力を増幅して前記アクチ
   ユエータに印加し、前記アクチユエータをサーボ
   制御するサーボ回路、および 前記サーボ回路による前記アクチユエータのサ
   ーボ制御初期引込動作時に、前記アクチユエータ
   へ微小交番電圧を引加して前記アクチユエータに
   微小振動を発生させる交番電圧発振器を備えた、
   光学的サーボ装置。