JPS63268135A - 光記録再生装置用フオ−カスサ−ボ回路 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、光記録再生装置のビーム焦点位置を記録媒
体の表面位置とな、るように制御する光記録再生装置用
フォーカスサーボ回路に関し、特に高周波成分発生時で
も正確且つ迅速なサーボが可能な光記録再生装置用フォ
ーカスサーボ回路に関するものである。

し従来の技術］ 従来より、レーザ光を用いて光（磁気）ディスク等の記
録媒体に光学的に情報を記録、再生及び又は消去を行う
光記録再生装置は良く知られている。

この種の装置においては、レーザ光のビームを記録媒体
の表面上に集束させるため、ビーム集光用の対物レンズ
と記録媒体表面との距離を一定に制御している。

第７図は、例えば特公昭５８−２８６５４号公報に記載
された、従来の光記録再生装置用フォーカスサーボ回路
を示すブロック図である。

図において、（１）はディスク形状の記録媒体、（２）
は記録媒体（１）を回転するモータ、（３）はレーザビ
ームＬを出射するレーザ光源、（４）はレーザビームＬ
を記録再生用の主ビームＬ１と検出用ビームＬ２とに分
割するハーフミラ−である。

（５）は主ビームＬ１を拡散する凹レンズ、（６）は主
ビームＬ１を分割してトラッキング用ビーム（図示せず
）を得るための回折格子、（７）は主ビームＬ１及び検
出用ビームＬ２を記録媒体（１）に向けて反射させる偏
光プリズムである。

（８）は入射ビームを１／４波長だけ偏光するλ／４偏
光板、（９）はミラー、（１０）は入射ビームのトラッ
キング方向を制御する回動ミラー、（１１）は入射ビー
ムを記録媒体（１）上に集光する対物レンズであり、こ
れらは偏光プリズム（７）と記録媒体（１）との間の光
路に沿って配置されている。

（１２）はハーフミラ−（４）で分割された検出用ビー
ムＬ２を反射させるミラー・、（１３）は補助凸レンズ
、（１４）及び（１５）はミラーであり、これらはハー
フミラ−（４）と偏光プリズム（７）との間の検出用ビ
ームＬ２の光路に沿って配置されている。

（１６）は記録媒体（１）で反射された検出用反射ビー
ムＬ２’をフォーカスサーボ回路（後述する）に向けて
反射させるミラー、（１７）は記録媒体（１）で反射さ
れた主反射ビームＬ１’の光量変化を電気信号に変換す
る光検知器である。

（１８）は検出用反射ビームＬ２’の光量変化を電気信
号に変換する２分割光検知器であり、対物レンズ（１１
）と記録媒体（１）との間隔が所定値に保たれていると
きに２つの受光面（１９）及び（２０）の境界領域即ち
分割線上に検出用反射ビームＬｌ’が入射するように配
置されている。

（２１）及び（２２）は各受光面（１９）及び（２０）
からの出力信号を増幅する２つの増幅器であり、それぞ
れ記録媒体（１）の反射率Ｕに応じた増幅信号Ｕ（Ｘ）
、Ｕ（Ｙ）を出力している。

（２３）は各増幅信号Ｕ（Ｘ）及びＵ（Ｙ）の差動信号
＾、Ｕ（Ｘ−Ｙ）を出力する差動増幅器、（２４）は各
増幅信号Ｕ（Ｘ）及びＵ（Ｙ）の加算信号へ、Ｕ（Ｘ＋
Ｙ）を出力する加算増幅器、（２５）は差動増幅器（２
３）及び加算増幅器（２４）の各出力を除算するアナロ
グ除算器であり、これらは、＾ｌ／＾２（Ｘ＋Ｙ）＝Ｋ
（定数）としたとき、記録媒体（１）の反射率Ｕに無関
係な差動信号Ｋ（Ｘ＋Ｙ）をフォーカスサーボ用センサ
波形として出力する回路を構成している。

（２６）は差動信号Ｋ（Ｘ−Ｙ）を増幅する駆動回路、
（２７）は駆動回路（２６）の出力信号に応じて対物レ
ンズ（１１）を移動調整するアクチュエータであり、上
記（１８）〜（２５）の各要素と共に、対物レンズ（１
１）と記録媒体（１）との間の距離りを所定値に保つた
めのフォーカスサーボ回路を構成している。

次に、記録媒体（１）上の情報ピットを読み取って再生
する場合を例にとって、第７図に示した従来の光記録再
生装置用フォーカスサーボ回路の動作について説明する
。

レーザ光源（３）から出射したビームしは、ハ−フミラ
ー（４）を介して主ビームＬ１及び検出用ビームＬ２と
なる。主ビームＬ１は凹レンズ（５）及び回折格子（６
）を介し、又、検出用ビームＬ２は、ミラー（１２）、
凸レンズ（１３）、ミラー（１４）及び（１５）を介し
、それぞれ偏光プリズム（７）に入射する。そして、各
ビームＬ１及びＬ２は、偏光プリズム（７）で反射され
て、λ／４偏光板（８）、ミラー（９）、回動ミラー（
１０）及び対物レンズ（１１）を介して記録媒体（１）
に照射される。このとき、各ビームＬ１及びＬ２は、記
録媒体（１）上に集束されて、それぞれ光スポットを形
成する。

次に、記録媒体（１）で反射された各反射ビームＬＬ’
及びＬ２’は、再び上記光学系を介して偏光プリズム（
７）を透過し、主反射ビームＬｌ’は光検知器〈１７）
に入射し、検出用反射ビームＬ２’はミラー（１６）を
介して２分割光検知器（１８）に入射する。そして、光
検知器（１７）は主ビームＬ１の光スポットで読み取ら
れた記録媒体（１）上の情報信号を出力し、２分割光検
知器（１８）は２つの受光面（１９）及び（２０）に対
する受光量に応じた信号を出力する。

各受光面（１９）及び（２０）の出力信号は、２つの増
幅器（２１）及び（２２）で増幅され、更に、差動増幅
器（２３）、加算増幅器（２４）及びアナログ除算器（
２５）を介し、距離りの所定値からの偏差量を表わす差
動信号Ｋ（Ｘ−Ｙ）となって出力される。

駆動回路（２６）は、出力レベルが規格化された差動信
号Ｋ（Ｘ−Ｙ）に基づいてアクチュエータ（２７）を駆
動し、対物レンズ（１１）を記録媒体（１）の表面に対
して垂直方向に変位させ、各ビームＬ１及びＬ２の焦点
が常に記録媒体（１）の表面上に位置するように制御す
る。こうして、距離りは、閉ループのフォーカスサーボ
系からなるフォーカスサーボ回路によって、所望の値に
制御される。

尚、このとき、アクチュエータ（２７）は位相遅れを持
つので、フォーカスサーボ回路の安定性を確保するため
、アナログ除算器（２５）と駆動回路（２６）との間に
は、第８図のように位相を進めるための位相補償回路（
２８）が挿入されるのが普通である０、従って、駆動回
路（２６）に入力される駆動電圧Ｖａは、差動信号Ｋ（
Ｘ−Ｙ）の位相が所定量適められた波形となる。

ここで、位相補償回路（２８）の伝達関数Ｇ（ｓ）は、
Ｇ　（ｓ）＝　（１＋　Ｔｓ）／　（１＋　ａ　Ｔ　ｓ
）但し、０くαくＩ Ｔｓ：時定数 で表わされ、又、位相補償回路（２８）に入力される差
動信号Ｋ（Ｘ−Ｙ）の角周波数ωに対するゲイン及び位
相特性を表わすボード線図は、第９図（ａ）、（ｂ）の
ようになる、従って、最大位相進み角φ−ａｘとなるよ
うに位相補償するε、ゲインは、角周波数ωが１／α１
／２Ｔのとき１／α１／２倍、角周波数ωが１／αＴ以
上のとき１／α倍となる。

フォーカスサーボ系においては、最大位相進み角φＩＩ
ＩＩＬＸの最適値が５０″〜６０°であり、これに対応
するαの値は０．１３〜０．０７２となる。いま、仮に
フォーカスサーボ回路の開ループ特性の交差周波数にお
いて、アクチュエータ（２））の位相遅れが１０°あっ
たとする。ここで、位相余有を４５°に設計するために
は、フォーカスサーボ回路のループ特性の交差周波数に
おいて必要な位相進み補償量は５５°となる。

この交差周波数において、最大の位相進み角φ翰ａｘが
得られるように位相補償回路（２８）を構成すれば、α
の値は０．１となる。

又、第１０図のように、アクチュエータ（２７）は抵抗
成分Ｒの他にインダクタンス成分りを含んでおり、駆動
回路（２６）はアクチュエータ（２７）に電流１ａを供
給する差動増幅器（２６ｍ）と、電流Ｉａを検出する抵
抗値Ｒａの抵抗器（２６ｂ）とからなっている、ここで
、差動増幅器（２６ａ）は、アクチュエータ（２７）の
インダクタンス成分りを考慮して電流駆動形となってい
る。

そして、差動増幅器（２６ａ）の正入力端子（＋）には
駆動電圧Ｖａ、負入力端子（−）には抵抗器（２８ｂ）
の一端の電圧ＩａＲａがそれぞれ印加され、差動増幅器
（２６ａ）は、電圧ＩａＲａが駆動電圧Ｖａと等しくな
るように駆動電流Ｉａを制御する。

又、−ｍに、ライトワンス形ディスク、コンパクトディ
スク及びビデオディスクなどの記録媒体〈１）を用いた
場合、各ビームＬ１及びＬ２の光スポットを現在走査中
のトラック位置から任意のトラッり位置に移動させるシ
ーク動作が行なわれる。このシーク動作を正確且つ迅速
に行なうためには、光スポットが移動するときに横断す
るトラック数をカウントすることが不可欠であり、フォ
ーカスサーボ回路の安定な動作が必要となる。従って、
シーク動作中に距離りの制御エラーが許容値以上に増加
したり、フォーカスサーボが外れるようなことがあって
はならない。

しかし、記録媒体（１）がライトワンス形又はイレーザ
ブル形の光ディスクの場合、記録媒体（１）の表面には
トラッキング用の案内溝が設けられており、情報記録デ
ータは案内溝に沿って行なわれている。このような記録
媒体（１〉上でシーク動作を行なうと、案内溝の影響で
トラック干渉を受け、フォーカスサーボ用センサ波形と
しての差動信号Ｋ（Ｘ−Ｙ）は、第１１図のように高周
波成分子Ｈを含んだ波形となる。

第１１図において、駆動電圧Ｖａの正弦波はトラックの
存在を示し、高周波成分子、は案内溝によるトラック干
渉を示す、高周波成分ｆＨはシーク動作中のトラック横
断周期の逆数であり、その角周波数ωは第９図における
１／αＴ以上となる。従って、差動信号Ｋ（Ｘ−Ｙ）中
の高周波成分子Ｈは、位相補償回路（２８）により１／
α倍に増幅される。この値は、例えば、最大位相進み角
φｗａｘが５Ｓ″、α＝０．１とすると、１／α＝１０
となり、駆動回路（２６）のダイナミックレンジを越え
た過大入力となる。

更に、駆動回路（２６）中の差動増幅器（２６ｇ）は、
過大入力の駆動電圧Ｖａが入力されると、アクチュエー
タ（２７）に含まれるインダクタンス成分りによる位相
遅れのために、ダイナミックレンジを越えた飽和波形を
出力する。

従って、アクチュエータ（２７）は、記録媒体（１）の
表面の上下動に対し、対物レンズ（１１）を十分追従駆
動することができなくなり、フォーカスサーボが外れて
シーク動作は不可能となる。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の光記録再生装置用フォーカスサーボ回路は以上の
ように、シーク動作等でセンサ波形に高周波成分が生じ
ると、位相補償回路（２８）及びインダクタンス成分り
の作用によって駆動回路（２６）の出力電圧が飽和する
ので、フォーカスサーボが外れるという問題点があった
。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、シーク動作等の高周波成分発生時でも安定で
正確且つ迅速な制御が可能な光記録再生装置用フォーカ
スサ−ボ回路を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る光記録再生装置用フォーカスサーボ回路
は、フォーカスサーボ系の開ループゲインを選択的に下
げるための減衰手段を設けたものである。

［作用］ この発明においては、シーク動作等の高周波成分発生時
に、フォーカスサーボ系における開ループゲインを下げ
る。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例の要部を示すブロック図である
０図において、（２６）〜（２８）は前述と同様のもの
であり。又、図示しない部分の構成は第７図と同様であ
る。

り３０）は位相補償回路（２８）と駆動回路（２６）と
の間に挿入されたスイッチ回路であり、開閉スイッチ又
はＴＴＬ回路から構成された２つの並列スイッチ（３１
）及び（３２）を有している。

（３３）はスイッチ（３２）と駆動回路（２６）との間
に挿入された増幅率が１より小さい増幅器であり、その
出力端子は駆動回路（２６）とスイッチ（３１）との接
続点に接続されている。

（３４）はスイッチ回路（３０）を駆動制御するスイッ
チ制御回路、（３５）はスイッチ制御回路（３４）から
出力される制御信号Ｃを反転する反転器であり、制御信
号Ｃはスイッチ（３２）に、反転器（３５）を介した制
御信号りはスイッチ（３１）に印加されている。

そして、スイッチ回路（３０）、スイッチ制御回路（３
４）及び反転器（３５）は、増幅器（３３）を位相補償
回路（２８）と駆動回路（２６）との間に選択的に挿入
するためのスイッチ手段を構成しており、又、このスイ
ッ千手段及び増幅器（３３）は、フォーカスサーボ系の
開ループゲインを選択的に下げるための減衰手段を構成
している。

次に、第１図に示したこの発明の一実施例の動作につい
て説明する。

通常の記録、再生及び又は消去動作の場合、スイッチ制
御回路（３４）は、制御信号Ｃを「０」（オフ）として
スイッチ（３２）を開放し、且つ制御信号りを「ＩＪ（
オン〉としてスイッチ（３１）を閉成する。従って、位
相補償回路（２８）から出力された駆動電圧Ｖａは、そ
のまま駆動回路（２６）に入力される。

一方、シーク動作を行なう場合は、スイッチ制御回路（
３４）は、制御信号Ｃを「１」（オン）としてスイッチ
（３２）を閉成し、制御信号りを「０」（オフ）として
スイッチ（３１）を開放する。従って、位相補償回路（
２８）からの駆動電圧Ｖａは、増幅器（３３）により所
定レベル（例えば、−６〜−１２ｄｂ）まで減衰された
後、駆動回路（２６）に入力される。これにより、位相
補償回路（２８）に入力される差動信号Ｋ　（Ｘ　−Ｙ
　’）に、第１１図に示したような高周波成分が含まれ
ていても、駆動回路（２Ｇ）の出力飽和を防ぐ・ことが
できる。

尚、上記実施例では、２つのスイッチ（３１）及び（３
２）を用いてスイッチ手段を構成したが、１つのスイッ
チのみで構成することもできる。

第２図はスイッチ手段を１つのスイッチ（３０Ａ）で構
成した一例を示すブロック図である０図において、（３
３Ａ）は増幅器であり、（３６）〜（６８）は増幅器（
３３Ａ）の利得を調整するための抵抗器である。

各抵抗器（３６）及び（３７）は増幅器（３３Ａ）の入
力側に直列に設けられ、抵抗器（３８）は増幅器（３３
Ａ）の両端間に設けられている。又、抵抗器（３６）は
スイッチ（３０Ａ）の両端間に設けられている。

通常動作時において、前述と同様にスイッチ制御回路（
３４）の制御信号Ｃがオンになると、スイッチ（３０Ａ
）が閉成して抵抗器（３６）が短絡される。このとき、
各抵抗器（３６）〜（３８）の抵抗値をＲ１、Ｒ２、Ｒ
３とすると、増幅器（３３＾）の利得はＲｓ　／　Ｒ２
となる。従って、位相補償回路（２８）から出力される
駆動電圧ＶａはＲ３／　Ｒｚ倍に増幅される。

一方、シーク動作時においてｐｍｍ信号炉オフにな゛る
と、スイッチ（３０Ａ）が開放するため、増幅器（３３
＾）の利得はＲ３／（Ｒ１＋Ｒ２）となる、このとき、 Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）＜Ｒ１／Ｒ２ であるから、シーク動作中の開ループゲインを通常動作
時より小さくすることができる。

又、第３図は、１つのスイッチ（３０Ｂ）を増幅器（３
３Ｂ）のフィードバックループ中に設けた例を示すブロ
ック図である０図において、（３６Ａ）は増幅器（３３
Ｂ）の入力側に設けられた抵抗器、（３）Ａ）及び（３
８Ａ）は増幅器（３３Ｂ）の両端間に設けられた抵抗器
であり、スイッチ（３０Ｂ）は抵抗器（３７Ａ）の両端
間に設けられている。

この場合、通常動作時には、反転器（３５）を介してオ
フとなった制御信号りによりスイッチ（３０Ｂ）が開放
される。従って、各抵抗３　（３６Ａ　）〜（３８Ａ）
の抵抗値をＲＩＡ、Ｒ２Ａ、Ｒ３Ａとすると、増幅器（
３３Ｂ）の利得は、（Ｒ２Ａ＋　Ｒ３Ａ）／　ＲＩＡと
なる。

一方、シーク動作時にはスイッチ（３０Ｂ）が閉成して
抵抗器（３７Ａ）が短絡するため、増幅器（３３Ｂ）の
利得はＲｓＡ／Ｒ，Ａとなる。このとき、ＲｓＡ／　Ｒ
ＩＡ＜　（Ｒ２Ａ＋　Ｒ、Ａ）／　ＲＩＡであるから、
シーク動作中の開ループゲインを通常動作時より小さく
することができる。

又、第４図は、第１図の増幅器（３３）の出力側に更に
別の位相補償回路（３９）を設けた例を示すブロック図
である。この場合、フォーカスサーボ系のシーク動作中
の安定性を更に向上させることができる。

即ち、シーク動作中に、増幅器（３３）によって開ルー
プゲインが第５図（ａ）の実線Ａから実線Ｂのように低
下すると、開ループ特性が変化して、ＯｄＢとの交差周
波数はω。からω１に変化する。その結果、増幅器（３
３）のみでは、第５図（ｂ）に示すように位相余有は交
差周波数の変イヒに伴う変化量Δφだけ減少してしまう
。

ここで、第４図のように増幅器（３３）の出力側に別の
位相補償口ｎ（３９）を設ければ、１Ｍループ特性が第
５図（Ａ）の破線のようになり、このときの交差周波数
はω２となる。従って、第５図（ｂ）の破線で示すよう
に、交差周波数ω。における位相余有φと同じ位相余有
を得ることができる。このように、別の位相補償回路（
３９）により、位相余有の変化量Δφを補償することが
できるので、シーク動作中でも、更に安定したフォーカ
スサーボ動作が実現できる。

この場合、別の位相補償回路（３９）を挿入することに
よって、減衰幅が第５図（ａ）のように小さくなるが、
この位相補償回路（３９）の特性を適切に変えれば、交
差周波数ω２をω１に一致させて、開ループゲインの減
衰幅を変えないようにすることもできる。

更に、第６図はのように、位相補償回路（２８）をスイ
ッチ（３１〉と駆動回路（２６）との間に挿入すれば、
別の位相補償回路（３９Ａ）の特性を、位相補償回路（
２８）とは無関係に設定することができる。

尚、上記実施例では、高周波成分発生時がシーク動作中
の場合を例にとって説明したが、他の高周波成分発生時
に対してもこの発明が適用でき、同等の効果を奏するこ
とは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上のようｌ、ここの発明によれば、フォーカスサーボ
系の開ループゲインを選択的に下げるための減衰手段を
設け、高周波成分発生時には開ループゲインを下げるよ
うにしたので、シーク動作中にトラック干渉に生じても
、出力飽和によるフォーカスサーボ外れが起きることは
無く、正確且つ迅速なフォーカスサーボが可能な光記録
再生装置用フォーカスサーボ回路が得られる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の要部を示すブロック図
、第２図はこの発明の第２実施例の要部を示すブロック
図、第３図はこの発明の第３実施例の要部を示すブロッ
ク図、第４図はこの発明の第４実施例の要部を示すブロ
ック図、第５図（ａ）及び（ｂ）は第４図の実施例の動
作を説明するための特性図、第６図はこの発明の第５実
施例の要部を示すブロック図、第７図は従来の光記録再
生装置用フォーカスサーボ回路を示すブロック図、第８
図は第７図の要部を示すブロック図、第９図＃≠幣≠中
呼は第８図の位相補償回路の特性を示す特性図、第１０
図は第７図内の駆動回路及びアクチュエータを示す回路
図、第１１図は高周波成分を示す波形図である。 （１）・・・記録媒体 Ｌ２’・・・検出用反射ビーム （２６）・・・駆動回路　　　　（２８）・・・位相補
償回路（３０）・・・スイッチ回路 （３０＾）、（３０Ｂ）、（３１）、（３２）・・・ス
イッチ（３３）、（３３＾）、（３３Ｂ）・・・増幅器
（３４）・・・スイッチ制御回路 （３５）・・・反転器 （３６）〜（３８）、（３６＾）〜（３８＾）・・・抵
抗器（３９）・・・別の位相補償回路 Ｋ（Ｘ−Ｙ）・・・差動信号 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 第９図 角周膜奴ω

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録媒体からの反射ビームに基づく差動信号の位
   相を進ませるための位相補償回路と、この位相補償回路
   の出力信号に基づいて前記ビームの焦点位置を制御する
   ための駆動回路とにより閉ループのフォーカスサーボ系
   を構成し、前記記録媒体に照射されるビームの焦点位置
   が前記記録媒体の表面位置となるように制御する光記録
   再生装置用フォーカスサーボ回路において、前記フォー
   カスサーボ系の開ループゲインを選択的に低下させるた
   めの減衰手段を設けたことを特徴とする光記録再生装置
   用フォーカスサーボ回路。
2. （２）減衰手段は、増幅率が１より小さい増幅器と、こ
   の増幅器を位相補償回路と駆動回路との間に選択的に挿
   入するためのスイッチ手段とを備えたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の光記録再生装置用フォーカ
   スサーボ回路。
3. （３）減衰手段は、増幅器と駆動回路との間に挿入され
   た別の位相補償回路を備えたことを特徴とする特許請求
   の範囲第２項記載の光記録再生装置用フォーカスサーボ
   回路。
4. （４）減衰手段は、位相補償回路と駆動回路との間に挿
   入された増幅器と、この増幅器の増幅率を決定するため
   の複数の抵抗器と、これら抵抗器のうち少なくとも１つ
   を選択的に短絡して前記増幅率を変えるためのスイッチ
   手段とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の光記録再生装置用フォーカスサーボ回路。
5. （５）減衰手段は、差動信号の位相を進ませるための位
   相補償回路に対し並列に接続された、増幅率が１より小
   さい増幅器及びこの増幅器の出力側に接続された別の位
   相補償回路と、選択的に前記位相補償回路を切り離すと
   共に前記増幅器及び前記別の位相補償回路を駆動回路の
   入力側に接続するためのスイッチ手段とを備えたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光記録再生装置
   用フォーカスサーボ回路。
6. （６）減衰手段は、ビームの照射位置を記録媒体上のト
   ラック横断方向に移動させるシーク動作中に開ループゲ
   インを下げることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
   至第５項記載の光記録再生装置用フォーカスサーボ回路
   。