JPH0447529A - 信号処理回路および光学的情報処理装置 - 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、光学的情報処理装置の光センサの出力電流を
電圧に変換する為の信号処理回路、および、このような
回路を用いた光学的情報処理装置に関する。

［従来の技術］ 従来、大容量のメモリとして、光ディスク等の記録媒体
を用いた光学的情報処理装置が知られている。このよう
な光学的情報処理装置の概略構成を第２図に示す。

第２図において、２１は光ディスクを示す。

この光ディスク２１は、ターンデープル上に載置され、
スピンドルモータ２２によって回転される。回転した光
ディスク２１に対して、その半径方向に移動可能に光ヘ
ッド２３が設けられている。光ヘッド２３は、内蔵した
半導体レーザ２４より、光ディスクに向けて光ビームを
出射する。出射された光ビームは、コリメータレンズ２
５で平行光とされ、ビームスプリッタ２６を透過して、
対物レンズ２７で光デイスク上に微小なスポットとして
結像される。この光ビームによって、光ディスク２１に
、情報の記録及び／又は再生が行なわれる。

一方、光ディスク２１によって反射された光は、再び対
物レンズ２７を通り、ビームスプリッタ２６で入射光ビ
ームを分離される。分離された反射光は、直交する２方
向で結像位置の異なるアナモフィック光学系２９を通っ
て、光電変換素子３０で受光される。光電変換素子３０
は、複数の光センサから成り、この先センサの８カ電流
を、信号処理回路３１で電流−電圧変換し、変換された
電圧からエラー信号検圧回路４０によって、フォーカシ
ングエラー信号およびトラッキングエラー信号が生成さ
れる。

ここで、フォーカシングエラー信号は、光ディスクに照
射される光ビームを正確にディスク上に合焦させるため
のものである。光ヘツド２３内に設けられたアクチュエ
ータ２８は、このフォーカシングエラー信号に従って対
物レンズ２７をその先軸方向に駆動し、フォーカシング
制御を行なう。トラッキングエラー信号は、光ディスク
２１に同心円状或いはスパイラル状に形成された情報ト
ラックを、光ビームが正確にトレースするように制御す
るためのものである。このトラッキングエラー信号も、
アクチュエータ２８にフィードバックされ、対物レンズ
２７を情報トラックを横切る方向に駆動するのに用いら
れる。以下、このようなエラー信号を検出する方法を説
明する。

第３図（ａ）〜第３図（ｃ）は、第２１図々示の光電変
換素子３０のの正面図である。光電変換素子は、４つの
光センサ６．７，８．９から構成され、その受光部には
、斜線部で示すように光ディスクからの反射光がスポッ
ト１ｏとして入射する。このスポット１０の形状は、光
ディスクに照射される光ビームの合焦状態に応じて変化
する。光ビームが正確にディスク上に結像されている場
合には、第３図（ａ）のように円形のスポット１０が形
成され、光センサ６〜９からは互いに等しい電流が出力
される。

光ビームが、ディスクの手前で結像した場合およびディ
スクの後側で結像した場合には、スポット１０は夫々第
３図（ｂ）および第３図（ｃ）に示すように楕円状とな
る。従って、光センサ７および８の出力の和と、光セン
サ６および９の出力の和との差信号からフォーカシング
エラー信号を得ることが出来る。

一方、スポット１０には、ディスクに照射される光ビー
ムと情報トラックとの位置関係に応じた明暗パターンが
形成されている。また、光センサ６．７と光センサ８．
９との境界線は、反射光による情報トラックの像の長手
方向に対し、平行に設けられている。従って、光センサ
６および７の出力の和信号と、光センサ８および９の出
力の和信号とを差分することによって、トラッキングエ
ラー信号が検出される。

第４図は、上記光電変換素子の出力電流を電圧に変換す
る、従来の信号処理回路の構成例を示す図である。第４
図において、１１．１２゜１３．１４は、夫々差動増幅
器、１５，１６゜１７．１８は、夫々同一の抵抗値Ｒを
持つ抵抗である。フォトダイオード等から成る光センサ
６．７，８．９を流れる電流１　ａ　Ｉ　　Ｌ　７１１
　ａ　＋　　ｌ　ｓは、この回路によって、各々の電流
量に対応した電圧に変換される。演算増幅器１１．１２
，１３．１４の出力電圧を夫々ｖ、、ｖ、、ｖ、、ｖ、
とすると、Ｖ、＝Ｒ・ｉａ　、Ｖｔ　＝Ｒ’　ｉｔ　、
Ｖａ　＝Ｒ’　ｉｓ　、Ｖｅ＝　Ｒ−ｉ　ｏの関係を満
足する。

第５図は、第４図々示の信号処理回路の出力電圧から、
前述のフォーカシングエラー信号およびトラッキングエ
ラー信号を検出する為のエラー信号検出回路である。こ
の回路は、加算増幅器３２．３３，３４，３５．３８と
、差動増幅器３６．３７とから構成されている。フォー
カシングエラー信号Ｓ０は、差動増幅器３７より、（Ｖ
ｔ　＋Ｖ。）−（ｖ、＋ｖ、）の出力として得られる。

一方、トラッキングエラー信号ＳＡＴは、（ｖｓ　＋Ｖ
？　）−（ｖａ　＋Ｖｏ　）　トして、差動増幅器３６
より出力される。また、加算増幅器３８からは、Ｖａ　
＋Ｖ？　＋Ｖｌｌ　＋　Ｖｅの和信号Ｓ、ＩＦが出力さ
れる。この和信号Ｓ　ＲＦは、４つの光センサの総量光
光量に比例する信号である。和信号Ｓ＋＋ｒは、例えば
フォーカシング制御を引き込む際に、ディスク面が合焦
位置近傍に来たことを検出するのに用いられる。また、
ディスクに照射された光ビームが、情報トラック上に位
置するのか、情報トラックの間の領域に位置するのかを
判断（所謂オン・ランドかオン・グループかの判定）す
るのに用いられる。更に、再生モード、即ち、光ディス
クにすでに記録された情報を再生する場合には、この和
信号Ｓ、ｌＦから情報信号を再生することも出来る。

以上説明したような信号の検出方法に関しては、特開昭
５６−９０４３４号などで詳細に説明されている。

［発明が解決すべき課題］ 上記従来の光学的情報処理装置においては、各光センサ
の出力電流が、媒体からの反射光量によって変化する。

従って、媒体の反射率が場所によって変化していたり、
半導体レーザの出力が温度の影響で変化したり、塵埃の
付着によって光学系の透過率が低下したりすると、光セ
ンサの受光光量が変化し、エラー信号の検知感度が一定
とならない、といった問題点があった。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、光セ
ンサの受光光量が変化した場合にも、一定感度でフォー
カシング及び／又はトラッキングエラー信号が検出出来
、且つ、受光光量に比例した信号も得ることが出来る光
学的情報処理装置およびこの装置に用いらねる信号処理
回路を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記本発明の目的は、記録媒体に光ビームを照射する手
段と、媒体からの反射光又は透過光を受光する複数の光
センサと、これらの光センサの出力電流を電圧に変換す
る信号処理回路と、該信号処理回路の出力電圧から光ビ
ームのトラッキング及び／又はフォーカシングエラー信
号を生成する制御回路とから成り、前記媒体に情報の記
録及び／又は再生を行なう光学的情報処理装置において
、前記信号処理回路を、前記各出力電流を、制御信号に
応じて変化する電流−電圧変換係数に基づいて電圧に変
換する複数の第１の変換器と、前記光センサに接続され
ておらず、第１の変換器と同一の構成を有して、前記制
御信号に応じて電流−電圧変換係数が変化する第２の変
換器と、前記第１の変換器の出力電圧より前記制御信号
を生成し、この制御信号を、第１の変換器の出力の和が
一定となるように第１及び第２の各変換器にフィードバ
ックする回路と、前記第２の変換器の出力電圧を基準電
圧と差分し、前記光センサの総量光光量に比例した電圧
を出力する差分回路と、該差分回路の出力を前記第２の
変換器の入力端子にフィードバックする回路とから構成
することによって、達成される。

［実施例］ 本発明の詳細な説明する前に、前述のような制御信号の
感度変化を防止するための、信号処理回路の構成につい
て説明する。第６図は、このような信号処理回路の一例
を示す図である。この回路は、第２図に示した光学的情
報処理装置に、そのまま適用できる。

第６図において、Ｉ、２，３．４は、フォトダイオード
から成る光センサ６．７，８．９に夫々接続された可変
係数電流−電圧変換器である。変換器ｌは、所謂ダブル
・バランスド・ミキサーと、差動増幅器３９とから構成
される。

ダブル・バランスド・ミキサーは、複数のトランジスタ
と、抵抗、定電流源および電圧源とから成る。各部の電
流値および抵抗値は、図示した通りである。変換器２，
３および４ば、図を省略しているが、夫々変換器ｌと全
く同一の構成を有している。従って、変換器１〜４は全
て同一の特性を示す。

各変換器の入力端子１ａ、２ａ、３ａ、４ａには、ｖｃ
ｅの電圧が印加されている。また、各変換器の端子１ｄ
、２ｄ、３ｄ、４ｄからは、変換された電圧Ｖ＋　、Ｖ
！　、ｖ、、ｖ、が出力される。これらの出力電圧は、
第５図に図示したような回路を用いて、フォーカシング
およびトラッキングエラー信号を生成するのに用いられ
る。また、出力電圧Ｖ　＋　、　Ｖｚ　、　Ｖｚ　、　
Ｖ４は、夫々同一の抵抗値Ｒ５を有する抵抗を介して、
差動増幅器１９に印加される。差動増幅器１９は、この
電圧と基準電圧Ｖ、の差を、制御電圧■。として出力す
る。制御電圧ＶＣは、各変換器の制御端子１ｃ、２ｃ、
３ｃ、４ｃにフィードバックされる。そして、各変換器
は、この制御信号に応じて、その電流−電圧変換係数を
変化させる。

次に、変換器１の動作を詳述する。各トランジスタのコ
レクタ電流を、１．．１．、Ｉ。

Ｔｏ、ＩＥ、ＩＦ、抵抗Ｒ１を流れる電流を、１、．１
．、光センサ６の光電流をｉ８、定電流源を流れる電流
を工。とすると、これらは以下の関係を満足する。

Ｒ１。

ＩＡ＝ＩＱ＋　　　−・　１　ｅ　　　　　　　　　　
　　（１）Ｒ４。

１、＝Ｉ。−−・　ｌ　ｇ　　　　　　　　　　　（２
）ｅ畠１ｂ−ＶＣ ＩＣ−１＋。、（、−ヮ。・■・　　　　（３）Ｉ　　
Ｄ　＝ ｅ　ａ　ｖｅ−ｖｂ ｌ　十ｅ　ａ　ｌ　Ｖ　Ｃ−Ｖ　ｂ　ｌ　弓＾■　。　
＝ ｅａ　ＩＶｅ−Ｖｂｌ 十ｅ畠（ｖＣ−ｖＩｌ ・　ｌ８ 上記（１） 〜（６） 式より、 以下の関係式が得られ る。

■　。　＝ＩＣ ＋ＩＥ １、＝Ｉ　。

＋Ｉ。

ここで、 ａ”ｑ／ｋＴで、 ｋはボルツマン定 数、 Ｔは絶対温度、 ｑは電子の電荷を示す。

上記（１） 〜（８） 式より、 出力電圧ｖ１ ば、 以 下のように求められる。

ｒ・Ｒ２ １＋　ｅ　”　”ｂ−ｖｃ ・・・　（９） このように、変換器１は、制御電圧Ｖｃに応じて変化す
る変換係数で、電流ｉ６を電圧Ｖ＋に変換する。変換器
２，３．４も全く同様に、電流ｆ？、Ｌｓ＋ｉｉを電圧
Ｖ２．Ｖ、、Ｖ４に変換する。一方、差動増幅器１９は
、負帰還ループを形成しているので、各変換器の出力電
圧は、 となるように制御される。即ち、第６図のような回路を
用いた場合、出力電圧の和は一定値となり、光センサの
受光光量が変化しても、常に一定の感度でエラー信号を
検８することが可能となる。

本発明は、第６図々示の回路において、更に光センサの
縁受光光量に比例した信号を得られるようにしたもので
ある。第６図の回路においては、出力電圧の和が一定に
制御されるので、この和信号が光センサの受光光量を示
すものとはならない。また、制御電圧ｖｃは、 （ｉａ ÷ Ｌ） ・・・　（１１） という関係から、 ・・・　（１２） と求められる。即ち、制御電圧■。も光センサの縁受光
光量に比例した信号とはならない。

第１図は、光センサの縁受光光量に比例した信号の得ら
れる本発明の信号処理回路の実施例を示す図である。本
実施例は、可変係数電流−電圧変換器５が設けられてい
る他は、第６図の回路と同様に構成されている。また、
電流を電圧に変換する動作も第６図の回路と全く同一で
ある。従って、第１図において、第６図と同一のものに
は同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

本実施例の回路は、第２図に示す装置にそのまま適用出
来る。従って、第２図々示の信号処理回路３１に、第１
図の回路を用いたものが、本発明の光学約情報処理装置
の実施例となる。

また、第１図の回路の出力電圧を、第５図の回路に入力
することによって、フォーカシングおよびトラッキング
エラー信号を得ることが出来る。この際、これらのエラ
ー信号の横比感度は、第６図の回路の場合と同様に、光
センサの受光光量の変化によらず、一定に保持される。

第１図において、変換器５は、変換器１〜４と全く同一
の構成および特性を有している。この変換器５は、光セ
ンサには接続されておらず、端子５ａには駆動電圧ＶＣ
Ｃが印加されている。また、制御端子５ｃには、他の変
換器と同様に、制御電圧ＶＣがフィードバックされてい
る。一方、端子５ｄから出力される電圧Ｖ５は、差動増
幅器２０に入力される。そして、この差動増幅器２０は
、電圧Ｖ６と基準電圧Ｖ。

どの差信号を電圧ｖ６として出力する。この電圧■６は
、抵抗Ｒ６を介して、変換器５の端子５ｂにフィードバ
ックされ、負帰還ループを構成している。そして、出力
電圧Ｖａが、基準電圧■、と等しくなるように制御され
る。

電圧Ｖ、は、（９）式と同様に、以下の式で与えられる
。

・・・　（１３） また、このときのｖｃは、（１２）式で与えられている
から、 従って、電圧■６は、 ＲパＲ・、（ｉ６゜ｉ？＋ｉ。。ｉ。＞　　　　（１５
）””　　４ｒＶａ となる。即ち、電圧Ｖ６が、光センサの総量光光量に比
例した信号となる。

以上説明した実施例において、各変換器は、同一チップ
上に形成され、熱的に結合された状態とされるのが望ま
しい。これは、変換器の温度条件を同一とすることによ
って、熱によって発生する誤差を補償し、より正確な信
号検出を行なうためである。

本発明は、以上説明した実施例の他にも種々の応用が可
能である。例えば、電流−電圧変換器は、実施例の回路
構成に限定されることなく、制御信号に応じて変換係数
が変化するものであれば、どのような構成としても構わ
ない。

また、エラー信号の検出方法として、所謂非点収差法お
よびブツシュ−プル法を例として説明したが、他の方法
でエラー信号を検出する場合にも、本発明を適用するこ
とが出来る。更に、実施例では、光センサが媒体からの
反射光を受光するようにしたが、媒体が透過型の場合に
は、光センサが媒体の透過光を受光するように構成され
る。

［発明の効果〕 以上説明したように、本発明の信号処理回路および光学
的情報処理装置は、可変係数電流−電圧変換器を用いて
出力電圧の和が一定となるように制御したので、フォー
カシング及び／又はトラッキングエラー信号を、一定の
感度で検出することが可能になった。また、光センサに
接続されていない電流−電圧変換器を用いて、負帰還ル
ープを形成したので、光センサの総量光光量に比例した
信号を検出することが出来るようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の信号処理回路の一実施例を示す図、第
２図は本発明を適用出来る光学的情報処理装置の構成例
を示す概略図、第３図はエラー信号の検出原理を説明す
るための図、第４図は従来の信号処理回路の例を示す図
、第５図は信号処理回路の出力からエラー信号を検出す
る回路の構成例を示す図、第６図はエラー信号の検出感
度を一定にするための信号処理回路の構成例を示す図で
ある。 １．２，３．４．５・・・・可変係数電流−電圧変換器
６．７，８．９・・・・・・光センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録媒体に光ビームを照射することによって、情
   報の記録及び／又は再生を行なう装置に用いられ、媒体
   からの反射光又は透過光を受光する複数の光センサの出
   力電流を、光ビームのトラッキング及び／又はフォーカ
   シングエラー信号を生成する為の出力電圧に変換する信
   号処理回路において、 前記各出力電流を、制御信号に応じて変化する電流−電
   圧変換係数に基づいて電圧に変換する複数の第１の変換
   器と、前記光センサに接続されておらず、第１の変換器
   と同一の構成を有して、前記制御信号に応じて電流−電
   圧変換係数が変化する第２の変換器と、前記第１の変換
   器の出力電圧より前記制御信号を生成し、この制御信号
   を、第１の変換器の出力の和が一定となるように第１及
   び第２の各変換器にフィードバックする回路と、前記第
   ２の変換器の出力電圧を基準電圧と差分し、前記光セン
   サの総受光光量に比例した電圧を出力する差分回路と、
   該差分回路の出力を前記第２の変換器の入力端子にフィ
   ードバックする回路とから成ることを特徴とする信号処
   理回路。
2. （２）記録媒体に光ビームを照射する手段と、媒体から
   の反射光又は透過光を受光する複数の光センサと、これ
   らの光センサの出力電流を電圧に変換する信号処理回路
   と、該信号処理回路の出力電圧から光ビームのトラッキ
   ング及び／又はフォーカシングエラー信号を生成する制
   御回路とから成り、前記媒体に情報の記録及び／又は再
   生を行なう光学的情報処理装置において、前記信号処理
   回路が、前記各出力電流を、制御信号に応じて変化する
   電流−電圧変換係数に基づいて電圧に変換する複数の第
   １の変換器と、前記光センサに接続されておらず、第１
   の変換器と同一の構成を有して、前記制御信号に応じて
   電流−電圧変換係数が変化する第２の変換器と、前記第
   １の変換器の出力電圧より前記制御信号を生成し、この
   制御信号を、第１の変換器の出力の和が一定となるよう
   に第１及び第２の各変換器にフィードバックする回路と
   、前記第２の変換器の出力電圧を基準電圧と差分し、前
   記光センサの総受光光量に比例した電圧を出力する差分
   回路と、該差分回路の出力を前記第２の変換器の入力端
   子にフィードバックする回路とから構成されたことを特
   徴とする光学的情報処理装置。