JPH0316691B2

JPH0316691B2 -

Info

Publication number: JPH0316691B2
Application number: JP3495881A
Authority: JP
Inventors: Mitsuro Morya; Masahiro Deguchi; Akira Ichinose
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1981-03-10
Filing date: 1981-03-10
Publication date: 1991-03-06
Also published as: JPS57150147A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、記録担体上に情報を記録するあるい
は記録されている情報を再生する光学式記録再生
装置に関するものであり、特に、光源より発生し
た光ビームを記録担体上に収束して照射する収束
手段と、収束手段を略々その光軸方向に移動させ
る移動手段と、収束手段により照射されている光
ビームの記録担体上の収束状態を検出する収束状
態検出手段と、収束状態検出手段の信号に応じて
移動手段を駆動して記録担体上に照射されている
光ビームの収束状態が常に一定の収束状態となる
ように制御する焦点制御手段とを有する焦点制御
の引き込み装置に関するものである。

光学式記録再生装置としては種々のものがある
が、例えば円盤状の記録坦体（以下記録円盤と称
す。）をモータで回転させ、記録時には記録円盤
上に照射している光ビームの光量を変化させて記
録し、再生時には記録円盤上に照射している光ビ
ームを弱い一定の光量にし、記録円盤からの反射
光または透過光を光検出器により検出して記録さ
れている信号を再生する装置があげられる。

このような装置に用いられる記録円盤として
は、種々のものが提案されているが、例えばアク
リル等の基材上に記録材料膜を設け、記録材料面
を内側にして２枚張り合わせたものがある。アク
リル等の基材は塵埃等による再生信号への影響を
除く為の保護層として利用されている。記録材料
としては、ビスマス（Bi）のように光ビームの
熱によつて蒸発するもの、光ビームの熱によつて
状態変化を生じるアモルフアス半導体、光ビーム
の熱によつて外部磁界を加えれば容易に磁化する
ビスマス化マンガン（MnBi）等が知られてい
る。

このような記録円盤は、そり、凹凸等を有し、
記録円盤を回転させた時、面振れを生じる。この
面振れは大きいもので1000μm程度あり、また湿
度、温度変化あるいは重力等によつて垂れ下がつ
たり、そり上がつたりする。高密度に信号を記録
し再生するには、記録円盤上の光ビーム径を1μm
以下に絞る必要があり、多種多様の面振れを有す
る記録円盤上に一定の収束状態の光ビームを常に
照射させるには、収束光学系を略々その光軸方向
に移動させるための駆動素子の可動範囲は
2000μm以上必要であり、記録円盤上に照射した
光ビームを略々一定の収束状態にするための焦点
制御の制御系のループゲインは記録円盤の回転周
波数において60から70dB程度必要である。また
光ビーム径を1μm以下に絞るには、前記収束光学
系のワーキングデイスタンスが短かくなり、焦点
制御を動作させている状態における収束光学系の
先端と記録円盤の記録材料膜を有しない保護層面
との間隔（ワーキングデイスタンス）は１mm以下
になる。

ワーキングデイスタンスよりも記録円盤の面振
れが大きいために、記録円盤が回転しかつ焦点制
御が不動作の時、収束光学系が記録円盤に接触し
ないよう収束光学系と記録円盤と離しておく必要
があり、従つて単に焦点制御を動作させたので
は、記録材料膜を有しない保護層面に焦点制御が
かかることがある。

従来の装置においては、記録材料膜を有しない
保護層面に焦点制御がかからないように、前記駆
動素子を駆動し、収束光学系と記録円盤とを徐々
に近づけた後に、焦点制御を動作させていたが、
記録材料面と記録材料膜を有しない保護層面との
区別がつけられていないために、時として記録材
料膜を有しない保護層面に焦点制御がかかるとい
う欠点があつた。また焦点制御を動作させる直前
において、駆動素子により収束光学系が記録円盤
に近づく方向に速度を持つているために、収束光
学系と記録円盤とが所定の距離よりも離れ過ぎて
いる状態で焦点制御が動作された場合、さらに記
録円盤に近づく方向に収束光学系が加速され、時
として収束光学系が記録円盤に衝突し、収束光学
系及び記録円盤が損傷するという欠点があつた。

本発明は、上記欠点を除去し、焦点制御を動作
させた時、正確に記録材料面上に光ビームが収束
されて焦点制御がかかる簡易かつ安価な焦点制御
の引き込み装置を提供するものであり、以下その
一実施例を図面に基づいて説明する。

本実施例においては、記録材料膜を有しない保
護層面と記録材料面とを区別するために、光ビー
ムの収束状態を検出する収束状態検出手段の出力
を利用しようとするものである。収束状態検出手
段の出力と収束光学系の位置との関係は、一定に
保とうとする所望の収束状態の光ビームが記録材
料面上にある時の収束状態検出手段の出力及びそ
の時の収束光学系の位置を原点とし、Ｘ軸に収束
光学系の位置をとり、Ｙ軸に収束状態検出手段の
出力をとると、収束光学系の位置が原点よりも記
録円盤に近づく時に得られる収束状態検出手段の
出力と、遠ざかる時に得られる収束状態検出手段
の出力とは、極性が反対である。一定に保とうと
する所望の収束状態の光ビームが記録材料膜を有
しない保護層面上にある時（この時の収束光学系
の位置をX₁とする）にも、収束状態検出手段の
出力はＸ軸上にあり、収束光学系の位置がX₁よ
りも記録円盤に近づく時に得られる収束状態検出
手段の出力と遠ざかる時に得られる収束状態検出
手段の出力とは極性が反対である。収束光学系の
位置が原点よりも記録円盤に近づく時に得られる
収束状態検出手段の出力と、収束光学系の位置が
X₁よりも記録円盤に近づく時に得られる収束状
態検出手段の出力とは、極性が同じである。収束
状態検出手段の出力は、所望する収束状態の光ビ
ームが光学的な不連続面上にある時Ｘ軸上にあ
り、上述したような出力が得られる。すなわち本
実施例においては、収束状態検出手段の出力を波
形整形する波形整形手段を設け、所望する収束状
態の光ビームがX₁付近よりも記録円盤に遠くな
るように収束光学系を位置させ、焦点制御を動作
させる場合にこの位置より収束光学系を記録円盤
に近づける方向に駆動素子を駆動し、波形整形手
段の信号を計数することによつて記録材料面付近
に所望する収束状態の光ビームがあることを検出
し、焦点制御を動作させ、正確に記録材料面上に
焦点制御をかけようとするものである。

第１図において、１は記録円盤であり、該記録
円盤１はモータ２の回転軸３に取り付けられてお
り、所定の回転数で回転している。半導体レーザ
等の光源４より発生した光ビーム５は、カツプリ
ングレンズ６、半透明鏡７、及び反射鏡８を介し
て収束レンズ９に入射され、該収束レンズ９によ
つて記録円盤１の記録材料面に収束される。記録
円盤１の記録材料面より反射された光ビーム５の
反射光１０は、再び収束レンズ９を通過し、反射
鏡８及び半透明鏡７によつて反射され、さらに凸
レンズ１１及び凸シリンドリカルレンズ１２を介
して光検出器１３に照射される。光検出器１３は
四分割構造になつており、該光検出器１３の４つ
の出力は、２つの出力を加算する合成回路１４及
び１５にそれぞれ入力され、合成回路１４及び１
５の出力は、合成回路１４，１５の差出力を得る
ための差動増幅器１６にそれぞれ入力されてい
る。焦点制御が動作している定常の状態において
は、差動増幅器１６の信号を、補償回路１７、利
得可変回路１８、スイツチ１９、駆動回路２０を
介して駆動素子２１に入力して該駆動素子２１を
駆動し、該駆動素子２１に取り付けられている収
束レンズ９を略々その光軸方向に移動させて焦点
制御を行なつている。補償回路１７は焦点制御系
の位相を補償するためのもの、利得可変回路１８
は焦点制御系の利得を外部信号に応じて変化させ
るためのもの、スイツチ１９は焦点制御を外部信
号に応じて動作させたり不動作にさせたりするた
めのものである。

差動増幅器１６の出力は、波形整形回路２２及
び範囲検出回路２３にもそれぞれ入力されてお
り、波形整形回路２２は、差動増幅器１６の信号
を波形整形してAND回路２４に伝達し、範囲検
出回路２３は、差動増幅器１６の出力より焦点ず
れが一定の値以内にあるかどうかを検出し、焦点
ずれが一定の値以内にあれば、焦点制御系の利得
を上げる指令を利得可変回路１８に送る。計数回
路２５には、AND回路２４及び焦点制御の動作
を開始させる指令を発生する指令発生回路２６の
信号がそれぞれ入力されており、比較回路２７に
は、計数回路２５及び数値設定回路２８の信号が
それぞれ入力されている。比較回路２７の出力
は、AND回路２４、反転回路２９、及びスイツ
チ３０にそれぞれ入力されている。AND回路３
１には、反転回路２９及び指令発生回路２６の信
号が入力されており、AND回路３１の信号は、
スイツチ１９に伝達されている。基準信号発生回
路３２の出力は、スイツチ３０に入力され、スイ
ツチ３０の出力は、駆動回路２０に入力されてい
る。

焦点制御が不動作の状態つまりスイツチ１９が
開放の状態で、焦点制御を動作させるために、指
令発生回路２６より計数回路２５にパルス信号
を、またAND回路３１にHIGH信号をそれぞれ
送ると、計数回路２５は零にリセツトされる。数
値設定回路２８には常にある一定の１以上の数値
（本実施例の場合には２）が設定されており、比
較回路２７は計数回路２５の出力と数値設定回路
２８の出力とを比較し、一致していないので
HIGH信号をAND回路２４、反転回路２９、及
びスイツチ３０に送る。反転回路２９はLOW信
号をAND回路３１に送り、AND回路３１は
LOW信号をスイツチ１９に送り、スイツチ１９
を引き続いて開放の状態にする。スイツチ３０は
比較回路２７のHIGH信号により短絡され、基準
信号発生回路３２の信号はスイツチ３０を介して
駆動回路２０に伝達され、駆動回路２０は駆動素
子２１を上または下に移動させる。駆動素子２１
が移動されると、差動増幅器１６の出力が変化
し、波形整形回路２２よりパルスが発生し、この
パルスはAND回路２４を介して計数回路２５に
伝達される。計数回路２５の出力と数値設定回路
２８の出力とが等しくなると、比較回路２７の出
力はLOWとなり、スイツチ３０は開放されると
ともに、反転回路２９の出力がHIGH、AND回
路３１の出力がHIGHとなつてスイツチ１９が短
絡され、焦点制御を動作させる。焦点制御が動作
し、ある一定の範囲に焦点ずれが収まると、範囲
検出回路２３は利得可変回路１８に信号を送つて
焦点制御系の利得を上げる。

次に焦点ずれの検出について説明する。第２図
は光検出器１３と反射光１０との位置関係の説明
図で、光検出器１３はＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの領域よ
り構成されている。１０ａ，１０ｂ及び１０ｃは
反射光１０の状態を表わしたもので、実線で示し
た円形の反射光１０ａは焦点ずれが無い状態の反
射光１０を表わし、破線で示した楕円状の反射光
１０ｂ及び１０ｃは焦点ずれを生じている場合の
反射光１０を表わしている。合成回路１４で（Ａ
＋Ｃ）の信号を、また合成回路１５で（Ｂ＋Ｄ）
の信号をそれぞれ得て、差動増幅回路１６で
｛（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）｝の信号を得ている。この
焦点ずれの検出は非点収差検出法として周知であ
り詳述するのを避けるが、差動増幅器１６の信号
について第３図を用いて説明する。

第３図Ａは光ビーム５の収束点Ｑと記録円盤１
との関係を説明したものであり、記録円盤１はア
クリル等の第１の保護層５１と、記録材料膜５２
と、該記録材料膜５２が傷つかないように保護す
るための第２の保護層５３とから構成されてお
り、５１ａは第１の保護層５１の外表面を表わし
ている。記録材料膜５２の厚さは一般に光ビーム
５の波長よりも小さく、例えば1000オングストロ
ーム程度である。光ビーム５の収束点Ｑは、収束
レンズ９が第３図Ｘ方向に移動するのに対応して
移動する。第３図Ｂにおいて、実線で示した曲線
５５は収束点Ｑの位置をＸ方向にとり、差動増幅
器１６の出力をＹ方向にとつた場合の波形を示し
ている。Ｘ軸は収束点Ｑが記録材料膜５２上にあ
る時の差動増幅器１６の出力レベルを表わし、説
明の為にこのレベルを零とする。収束点Ｑが第１
の保護層面５１ａ上にある時、差動増幅器１６の
出力は零となる。また例えば記録材料膜５２上に
光ビーム５の収束点Ｑがあるとし、この位置から
Ｘ方向に収束点Ｑを移動させると、差動増幅器１
６の出力の絶対値は大きくなるが、移動する方向
によつて極性が異なつている。曲線５５は説明の
為に理想的に表わされているが、実際には、光学
系等により多少異なる。第３図Ｃは波形整形回路
２２の出力を表わしており、差動増幅器１６の出
力つまり曲線５５のレベルが、ある一定の値以上
の時にHIGHとなる。

焦点制御が不動作の時、記録円盤１の面振れを
考慮して、収束点Ｑが第１の保護層面５１ａ付近
か、あるいは第１の保護層面５１ａを中心にして
記録材料膜５２と反対側に位置するように、収束
レンズ９と記録円盤１との間隔を設定しておく。
また基準信号発生回路３２の信号による駆動素子
２１の移動速度、つまり収束レンズ９の移動速度
は、面振れの速度よりも大きくなるように設定
し、第１の保護層面５１ａを２度以上重複して計
数回路２５が計数しないようにしておく。このよ
うにしておけば、計数回路２５は収束点Ｑが第１
の保護層面５１ａ付近に来た時１つ計数し、記録
材料膜５２付近に来た時さらに１つ計数する。数
値設定回路２８には常に２の値が設定されてお
り、従つて収束点Ｑが記録材料膜５２付近に来た
時焦点制御がONとなり、記録材料膜５２上に収
束点Ｑがあるように焦点制御をかけることができ
る。

なお、第１の保護層面５１ａと記録材料膜５２
とを区別することは、反射光１０の強度を検出す
ることによつてもできる。例えば４分割の光検出
器１３の代りに、反射光１０ａと略々同じ大きさ
の円形の光検出器で反射光１０を受光すると、そ
の光検出器の出力は、光ビーム５の収束点Ｑが第
１の保護層面５１ａ上にある時最大となり、収束
点Ｑが第１の保護層面５１ａより遠ざかるに従つ
て小さくなる。この現象は記録材料膜５２付近で
も同様である。したがつて前記光検出器の出力を
波形整形し、この信号を計数することによつて、
同様に光ビーム５の収束点Ｑが記録材料膜５２付
近に来たことを検出することができる。

また、記録材料膜を複数面有する記録媒体が提
案されているが、数値設定回路２８に設定する数
値を任意にかえれば、所望する記録材料膜に焦点
制御をかけるようにすることができる。

また、記録円盤１よりも収束レンズ９が下側に
ある場合には、重力により焦点制御がOFFにな
つた時自然に収束レンズ９が落下し、収束点Ｑが
第１の保護層面５１ａを中心にして記録材料膜５
２と反対側にあるようにすることができる。逆の
場合には、焦点制御をOFFにした時、収束レン
ズ９を持ち上げるように駆動素子２１を駆動し、
収束点Ｑが第１の保護層面５１ａを中心にして記
録材料膜５２と反対側にあるようにしておく。

次に範囲検出回路２３について第４図を用いて
説明する。範囲検出回路２３は、レベル検出回路
６１，６３、反転回路６２、及びOR回路６４よ
り構成されている。差動増幅器１６の信号は、レ
ベル検出回路６１及び反転回路６２にそれぞれ入
力され、反転回路６２の出力はレベル検出回路６
３に入力されている。レベル検出回路６３は、そ
の入力のレベルがある一定の値以下になつた時
LOW信号を出力するように構成されており、そ
れぞれの出力はOR回路６４に入力されている。
OR回路６４の出力は利得可変回路１８に入力さ
れ、利得可変回路１８はOR回路６４の出力が
LOWの時利得を上げるように構成されている。

前述したように焦点制御系の利得を下げておけ
ば、目標値に対する行き過ぎ量を少なくすること
ができ、収束レンズ９が記録円盤１に衝突するの
を防止することができる。また焦点制御系がある
一定値に落着いた状態で利得を上げても衝突する
ことはなく、利得を上げることによつて焦点ずれ
を少なくすることができる。

なお、範囲検出回路２３は、上記実施例のよう
に２つのレベルを検出せず、収束点Ｑが記録材料
膜５２よりも第１の保護層面５１ａ側の信号、つ
まり、差動増幅器１６の信号のうち、収束レンズ
９を記録媒体１側に移動させようとする信号のレ
ベルのみを検出し、この信号によつて利得可変回
路１８を動作させるように構成してもよい。また
差動増幅器１６の出力の多数のレベルを検出し、
段階的に利得を上げるように構成してもよく、あ
るいは差動増幅器１６の出力のある一定以上のレ
ベルにおいて、連続的に利得を変えるように構成
してもよい。

また、焦点制御系の全体の利得を変えずに、差
動増幅器１６の信号のうち、収束レンズ９を記録
円盤１に近づけようとする信号のある一定以上の
レベルをクリツプすることによつて衝突を防止す
ることもできる。例えば第５図のように、差動増
幅器１６の出力をクリツプ回路７１に入力し、ク
リツプ回路７１の出力を、補償回路１７、スイツ
チ１９、駆動回路２０を介して駆動素子２１に入
力し、該駆動素子２１を駆動する。焦点ずれがあ
る一定の値以下になつたのを範囲検出回路２３で
検出し、クリツプ回路７１でクリツプするのを停
止させる。

また、前述したように記録材料膜５２付近に収
束点Ｑが来たのを検出したのとほぼ同時に収束レ
ンズ９の移動を停止させるためのブレーキ用の信
号を駆動素子２１に加えれば、さらに確実に衝突
を防止することができる。このためには、収束レ
ンズ９の移動速度をほぼ一定にすることが望まし
い。

以上説明したように、本発明にかかる焦点制御
の引き込み装置によれば、簡単な構成で収束レン
ズが記録円盤に衝突するのを防止し得ると共に、
確実に所望する記録材料膜上に焦点制御をかける
ことができ、その工業的利用価値は極めて大であ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体の
回路ブロツク図、第２図は光検出器と反射光との
位置関係の説明図、第３図Ａは光ビームの収束点
と記録円盤との位置関係の説明図、同図Ｂは差動
増幅器の出力波形図、同図Ｃは波形整形回路の出
力波形図、第４図は範囲検出回路の構成図、第５
図は別の実施例における要部の回路ブロツク図で
ある。１…記録円盤、４…光源、５…光ビーム、１３
…光検出器、１４，１５…合成回路、１６…差動
増幅器、２１…駆動素子、２２…波形整形回路、
２５…計数回路、２７…比較回路、２８…数値設
定回路、３０…スイツチ、３２…基準信号発生回
路。

Claims

【特許請求の範囲】１光源より発生した光ビームを記録担体上に収
束して照射する収束手段と、前記収束手段を略々
その光軸方向に移動させる移動手段と、前記収束
手段により照射されている光ビームの記録担体上
の収束状態を検出する収束状態検出手段と、前記
収束状態検出手段の信号に応じて前記移動手段を
駆動して前記記録担体上に照射されている光ビー
ムの収束状態が常に一定の収束状態となるように
制御する焦点制御手段と、光ビームの収束点が前
記記録担体の光学的な不連続面あるいはその付近
に到達したことを検出する面検出手段とを有し、
前記焦点制御手段を動作させる場合に前記収束手
段が前記記録担体面の垂直方向の速度よりも速く
一方向に移動するように前記移動手段を駆動した
時の前記面検出手段の信号を計数し、計数した値
が所定の値となつたことを検出して前記焦点制御
手段を動作させるように構成したことを特徴とす
る焦点制御の引き込み装置。２収束状態検出手段の信号より記録担体の光学
的な不連続面を検出するように面検出手段を構成
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の焦点制御の引き込み装置。３収束手段により記録担体上に照射されている
光ビームの反射光の光量変化より前記記録担体の
光学的な不連続面を検出するように面検出手段を
構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の焦点制御の引き込み装置。３面検出手段は、収束光学系により記録媒体上
に照射された光ビームの反射光の強度を検出する
光検出器を有し、該光検出器からの信号を波形整
形することによつて記録媒体の光学的な不連続面
を検出するように構成されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の光学式記録再生装
置。