JPH0447531A

JPH0447531A - 信号処理回路および光学的情報処理装置

Info

Publication number: JPH0447531A
Application number: JP15671190A
Authority: JP
Inventors: Shigeto Kanda; 神田　重人
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-06-14
Filing date: 1990-06-14
Publication date: 1992-02-17

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、複数の光センサかも成り、この光センサの出力電流
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出回路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をその光軸方向に駆動し、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２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
１０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か
る。従って、光センサ７右よび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　＋　　１７　Ｈｉ
ａ、ｉｏ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１１．１２，１３．１
４の出力電圧を夫々Ｖｅ　、Ｖｓ　、Ｖｔ　、Ｖａとす
ると、■６＝Ｒ・ｉａ　、Ｖｔ　＝Ｒ−ｉｔ　、Ｖｓ　
＝Ｒ−ｉｓ　、Ｖ＊＝Ｒ−１ｇ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Ｓ　ＡＦは、差動増幅器３７より、
（Ｖｙ　＋Ｖｓ　）　−（Ｖｓ　＋Ｖｓ　）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？　）　−（Ｖｓ　＋Ｖｗ　）　トＩ、。

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？　＋Ｖａ　＋Ｖｓの和信号５
ＩＩＦがａカされる。この和信号Ｓ□は、４つの光セン
サの縁受光光量に比例する信号である。和信号Ｓ　ＦＩ
Ｆ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□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８カ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
る光学的情報処理装置およびこの装置に用いられる信号
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、前記光センサの各出力電流が入
力される複数のカレント・ミラーと、前記各カレント・
ミラーの出力電流を同一の制御信号に従って変化する分
流比で分流する複数のカレント・スイッチと、前記各カ
レント・スイッチで分流された電流を電圧に変換する複
数の電流−電圧変換器と、前記複数の変換器の出力を加
算した信号に基づいて前記制御信号を生成し、前記複数
の変換器の出力の和が一定となるように、この制御信号
を前記各カレント・スイッチ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］第１図は、本発明の信号処理回路の一実施例の構成を示
す図である。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、本発明の光学的
情報処理装置の実施例となる。

第１図において、６，７，８．９は、フォトダイオード
から成る光センサである。これらの光センサには、駆動
電圧ｖａｃが印加されている。１，２，３．４は、各光
センサで検出された光電流が入力される電流−電圧変換
回路である。変換回路２，３．４は、図を省略している
が、夫々変換回路１と同一の構成を有している。従って
、変換回路１〜４は全て同一の特性を示す。

各変換回路の端子１ａ、２ａ、３ａ、４ａからは、電圧
Ｖ１．Ｖ２．Ｖｚ　、Ｖ４が夫々出力される。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Ｖｒ　、Ｖｘ　、Ｖｘ
　、Ｖ４は、夫々同一の抵抗値を有する抵抗５０゜５１
．５２．５３を介して加算され、差動増幅器４７に入力
される。差動増幅器４７は、この加算電圧と基準電圧Ｖ
１との差を、制御電圧■。とじて出力する。制御電圧Ｖ
Ｃは、各変換回路の制御端子１ｃ、２ｃ、３ｃ、４ｃに
フィードバックされる。

変換回路１は、ウィルソン型のカレント・ミラー４３と
、カレント・スイッチ４４と、差動増幅器４５及び帰還
抵抗４６から成る電流−電圧変換器とから構成される。

カレント・ミラー４３は、トランジスタＱ、と、エミッ
タ数１０個のマルチ・エミッタ・トランジスタＱ２とか
ら成る。トランジスタＱ２のコレクタ電流は、トランジ
スタＱ１のコレクタ電流の１０倍である。即ち、光セン
サから入力された電流は、このカレント・ミラー４３で
、１０倍に増幅されることになる。

カレント・ミラー４３の入力には、定電流源４１よりオ
フセット電流が印加される。このオフセット電流は、光
センサからの入力電流が微少な場合にも、カレント・ミ
ラー４３を能動状態とするためのものである。一方、定
電流源４２は、カレント・ミラー４３のａカから前記オ
フセット電流分を減する為に設けられている。ミラー４
３は、オフセット電流も１０倍に増幅するので、定電流
源４２の電流値は、定電流源４１の電流値の１０倍に設
定されている。

カレント・ミラー４３で増幅された電流は、カレント・
スイッチ４４に入力される。カレント・スイッチ４４は
、２つのトランジスタから構成され、各々のトランジス
タに流れる電流量の比は、端子ＩＣより入力される制御
電圧ＶＣと基準電圧Ｖ、どの大小関係によって決定され
る。即ち、カレント・スイッチ４４の入力電流と８力電
流との比が、制御電圧■６によって制御されることにな
る。

カレント・スイッチ４４の出力電流は、差動増幅器４５
と帰還抵抗４６とから成る変換器に入力され、電圧Ｖ、
に変換されて端子１ｄより出力される。

次に、第１図の回路の動作を説明する。光センサ６の出
力光電流を夫々Ａｇ、定電流源４１の電流値を１μＡと
すると、カレント・ミラー４３のトランジスタＱ１には
、ｉ６＋１μＡの電流が流れ、トランジスタＱ２には、
ｌ０Ｘ（ｉ、＋１μＡ）の電流が流れる。定電流源４２
の電流値を１０μＡに設定すると、カレント・スイッチ
４４への入力電流ｉは差し引き、Ｉ　Ｑｘ　ｉａとなる
。つまり、光センサの出力電流が１０倍に増幅されたこ
とになる。

上記電流ｉは、カレント・スイッチ４４のよって分流さ
れ、差動増幅器４５には、電流ｉ　ａが入力される。こ
の電流ｉ６は、以下のように表わされる。

・・・・・・　（１）ここで、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。

上記電流ｉ６が、前述の電流−電圧変換器で、電圧■１
に変換されて出力される。ここで、カレント・ミラー４
３によって、光電流が１０倍に増幅されているため、増
幅されていない場合と同じ大きさの電圧出力を得るとす
ると、帰還抵抗４６の抵抗値は１０分の１で良い。従っ
て、より高い周波数の光電流を電流−電圧変換すること
が出来る。

変換回路１〜４の電流−電圧変換係数が全て等しく、に
１・に２とし、（に２はカレント・スイッチによる分流
比、に、はそれ以外の固定係数）光センサ７．８．９の
出力電流を　夫々０１？＋　　１１１１　１９とすると
、以下の関係式が求められる。

Ｖ　＋　　＝Ｋ　＋・Ｋ　＊・ｌ　ｓ　　　　　　　　
　　　　　（２）Ｖ、＝に１・に２・ｉ　、　　　　　
　　　　　　　　　’（３）Ｖ　＊　　＝　Ｋ　＋・Ｋ
　＊・ｉｓ　　　　　　　　　　　　　　（４）Ｖ４　
＝に１・に２・ｉ　＊　　　　　　　　　　　　　　（
５）一方、制御信号によって、上記変換係数は、以下の
関係を満足するように制御される。

：　ｖ、　　　　　　　　　　　　（６）（６）式より
、各変換回路の出力電圧は、以下のように求められる。

Ｖ゛“　４■・　Ｌ＋　Ｌ＋　Ｌａ＋　Ｌｌ　　　”Ｖ
、＝４Ｖ、　６１“ ｚｓ＋　ｉｔ＋　ｘ６　＋　Ｌ　　　（８）Ｖｌ＝　　
４Ｖ、−、’・、。＋１？＋　ｌａ＋　ｉ。　　（９）Ｖ４＝　　４Ｖ
ｇ　　、　　　” ｌａ＋　Ｌ＋　ｉａ＋　ｉ。　　（ｌＯ）即ち、各々の
電流−電圧変換回路の出力は、トータルの光電流値で正
規化されたものとなる。従って、このような回路を光学
的情報処理装置に用いると、一定の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を検出することが
出来る。

以上が、光センサの出力電流を電圧に変換するための構
成であるが、第１図の実施例では、更に、電流−電圧変
換回路５が設けられている。この変換回路５は、光セン
サの総受光光量に比例した出力電圧を得るためのもので
ある。

変換回路５は、変換回路１〜４と全（同一の構成および
特性を有している。この変換回路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Ｖ　ｃｃが印加
されている。また、制御端子５ｃには、他の変換回路と
同様に、制御電圧■。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Ｖ、は、差動増幅器４
８に入力される。そして、この差動増幅器４８は、電圧
Ｖ、と基準電圧■、との差信号を電圧ｖ６として出力す
る。この電圧ｖ６は、抵抗４９を介して、変換回路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Ｖ、が、基準電圧■。

と等しくなるように制御される。

変換回路５への入力電流ｉ、は、トランジスタのベース
−エミッタ電圧なＶＩＥとすると、以下のように表わさ
れる。

Ｖ、−２Ｖ、！ｆ　＊　：　　　　　　　　　　　　　　　　（１１）
従って、出力電圧Ｖ、は、Ｖｓ　−２ＶＩＥＶ、＝　　□・に１・に、　　　　（１２）となる、こ
の電圧が、差動増幅器４８を介して負帰還ループを形成
しているので、Ｖｓ＝Ｖｔとなり、■−は以下のように
求められる。

＝　　””　（４ａ＋　Ｌ＋　ｉｓ＋　ｉｏ）　＋　２
　Ｖ　５ｔ４Ｖ。

・・・・・・　（１３）即ち、電圧ｖ６が、光センサの総受光光量に比例した信
号となる。

本発明の回路においては、各差動増幅器に入力オフセッ
ト電圧が存在した場合、各変換器出力に現われる電圧オ
フセットは、この入力オフセット電圧に等しくなるよう
に制御される。この為、光センサの受光光量の変動によ
って、オフセット電圧が変化することがない。従って、
予め入力オフセット電圧を補償する手段を設けておけば
、光センサの受光光量が変動した場合にもこれに影響さ
れることなく、常に正確なエラー信号を検出することが
出来るものである。

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、エラー信号の検ａ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
な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、電流−電圧変換回路をカレント・ミ
ラーと、カレント・スイ・ソチと、電流−電圧変換器と
から構成し、カレント・スイッチの分流比を出力電圧の
和が一定となるように制御するようにしたので、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。

【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である。１，２，３，４．５・・・・　電流−電圧変換回路６、
７．８．９・・・・・・　光センサ４１．４２・・・・
・・・・　定電流源４３　　・・・・・・・・・・　カ
レント・ミラー４４　　・・・・・・・・・・　カレン
ト・スイッチ４５、４７．４８・・・・・・　差動増幅
器４６、４９．５０．５１．５２．５３・・・・・・　
抵抗Ｖ　イｒ１；；；］）

Claims

【特許請求の範囲】

（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、前記光センサの各出力電流が入力される複数のカレント
・ミラーと、前記各カレント・ミラーの出力電流を同一
の制御信号に従って変化する分流比で分流する複数のカ
レント・スイッチと、前記各カレント・スイッチで分流
された電流を電圧に変換する複数の電流−電圧変換器と
、前記複数の変換器の出力を加算した信号に基づいて前
記制御信号を生成し、前記複数の変換器の出力の和が一
定となるように、この制御信号を前記各カレント・スイ
ッチ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）前記各カレント・ミラーは、光センサから入力さ
れる電流を増幅して、前記各カレント・スイッチに向け
て出力する特許請求の範囲第１項記載の信号処理回路。
（３）前記各カレント・ミラーの入力端子に、オフセッ
ト電流を印加するとともに、このカレント・ミラーの出
力より、前記オフセット電流にこのミラーの電流増幅率
をかけた大きさの電流を減じる特許請求の範囲第２項記
載の信号処理回路。
（４）前記光センサに接続されていない第２のカレント
・ミラーと、該第２のカレント・ミラーの出力電流を前
記制御信号に従って変化する分流比で分流する第２のカ
レント・スイッチと、該第２のカレント・スイッチで分
流された電流を電圧に変換する第２の電流−電圧変換器
と、該第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を設けた特許請求の範
囲第１項記載の信号処理回路。
（５）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、前記光センサの各出力電流が入力される複数の
カレント・ミラーと、前記各カレント・ミラーの出力電
流を同一の制御信号に従って変化する分流比で分流する
複数のカレント・スイッチと、前記各カレント・スイッ
チで分流された電流を電圧に変換する複数の電流−電圧
変換器と、前記複数の変換器の出力を加算した信号に基
づいて前記制御信号を生成し、前記複数の変換器の出力
の和が一定となるように、この制御信号を前記各カレン
ト・スイッチ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。
（６）前記各カレント・ミラーは、光センサから入力さ
れる電流を増幅して、前記各カレント・スイッチに向け
て出力する特許請求の範囲第５項記載の光学的情報処理
装置。
（７）前記各カレント・ミラーの入力端子に、オフセッ
ト電流を印加するとともに、このカレント・ミラーの出
力より、前記オフセット電流にこのミラーの電流増幅率
をかけた大きさの電流を減じる特許請求の範囲第６項記
載の光学的情報処理装置。
（８）前記光センサに接続されていない第２のカレント
・ミラーと、該第２のカレント・ミラーの出力電流を前
記制御信号に従って変化する分流比で分流する第２のカ
レント・スイッチと、該第２のカレント・スイッチで分
流された電流を電圧に変換する第２の電流−電圧変換器
と、該第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を設けた特許請求の範
囲第５項記載の光学的情報処理装置。