JPS61233435A - サ−ボゲイン制御装置 - 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、光ビームで情報記録媒体（以下ディスクと称
す）に記録、再生、或いは、再生する装置における焦点
位置制御ループやトラッキング制御ループのサーボゲイ
ン制御装置に関するものである。

従来の技術 第３図に従来のビデオディスクプレーヤーや記録可能光
ディスクファイル装置に用いられているサーボゲイン制
御装置を含めた焦点位置制御ループの一例を示す。

光検出器１，２は対物レンズの焦点位置と所望の合焦点
位置とのずれ量を検出するためのものであり、通常はＰ
ＩＮフォトダイオード等が用いられている。ディスク面
からの反射光は光検出器１゜２により電流に変換され、
さらにプリアンプ３゜４で電流−電圧変換される。電圧
に変換された各々の信号は差動アンプ５により差動信号
となされる。この差動信号が合焦点からのずれを示す。

一方、電圧に変換された各々の信号は加算アンプ６によ
り和信号となされる。この和信号は光検出器１，２に照
射される全光量を示すものであり、割算器７の分母信号
として入力される。割算器７の分子信号としては差動信
号が入力され、和信号により正規化される。例えば、デ
ィスクの反射率が高くなった場合には、分母が大きくな
り差動信号は小さくなる。一方、ディスクの反射率が低
くなった場合には分母が小さくなり差動信号は大きくな
る。このように割算器７により、ディスクの反射率の変
動や、記録と再生での検出パワーの大きな変化によって
生ずる合焦点からのずれ量の検出感度を略一定にしてい
る。

割算器７の出力信号は制御ループの安定性を向上させる
ために位相補償回路８により位相進み補償される。進み
補償された信号はスイッチ１１を通り、駆動アンプ１２
により電流に変換され、対物レンズを駆動するコイル１
３に印加される。このように対物レンズは合焦点からの
ずれ量に応じて駆動され、ディスク反射面の面振れに対
して常に合焦点位置が反射面になるように制御される。

尚、本制御ループを引込ませるために、引込み開始指令
信号１４により引込み起動回路１０で引込み起動信号を
発生させ、スイッチ１１を通して駆動アンプ１２で電流
増幅して対物レンズ駆動コイル１３を駆動せしめる。引
込み検出回路９により対物レンズの焦点位置が制御ルー
プの動作点近傍に入ったことを検出するとスイッチ１１
を切換え、閉ループが構成される。

第４図は前記制御ループの開ループ周波数特性を示した
ものであり、■はゲイン特性を、［相］は位相特性を表
わしている。一般的には、実線に示すような一次共振点
ｆｏを有する二次系の特性を示す。また、リニアモータ
ーのようなアクチュエータの場合は一点鎖線に示すよう
な特性を示す。

例えば、平均的な反射率のディスクを再生する場合のゲ
イン交点をＢとすると、この場合、位相進み補償回路に
よりｆｃでの位相余裕はθｃ　（ｄｅｇ　：］となる。

さて、前記の割算器によるサーボゲイン制御装置がない
場合において例えば、反射率が平均レベルに対してかな
り低いディスクを再生しようとすると、そのゲイン交点
はＡ点となり、ｆＣｌでの位相余裕はθｃ１　（ｄｅｇ
　）となる。また、反射率が平均レベルに対してかなり
高いディスクを再生する場合にはゲイン交点は０点とな
り、ｆｃ２での位相余裕はθ０２　（ｄｅｃｒ　］とな
り、いずれも、位相余裕がかなり少なくなり、制御ルー
プの安定性が損なわれることが考えられる。

このように、サーボゲイン制御装置がない場合にはゲイ
ン交点が大きく変動し、ループの安定性の低下をまねく
ことになる。

このような状態を考えて、位相補償回路における位相進
み量を十分に大きくすることは可能であるが、低周波数
域のゲインの低下や、二次共振点におけるゲイン余裕の
低下となり、また、高周波数成分を強調することになる
ため、消費電力の増加やコイル駆動段の飽和という多く
の問題点が発生する。

さて、これまで、再生状態におけるディスク反射面の変
動に対して、サーボゲイン制御装置が必要であることを
述べてきたが、記録可能なディスクの場合、多くは反射
率変化によって情報の記録再生を行っているため、再生
時のみならず記録時にもゲイン調整が必要とされる。

以上のように、ディスク反射面の反射率が太き例えば、
各々の状態に於ける反射率のばらつきが非常に小さい場
合には、特開昭５８−９４１３８号公報で提案されてい
るように単に各状態に応じてゲインを切換えれば良い。

しかしながら、各状態に於ける反射率のばらつきが大き
い場合には、前記手段ではばらつきを吸収することがで
きずサーボゲイン制御装置が必要となる。

また、所望のトラックを正確に追従せしめるためのトラ
ッキング制御ループに於いても、同様にサーボゲイン制
御装置が有効である。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、前記に示すような従来の構成では、次の
ような問題点がある。　。

第３図に示すように変動する検出感度、言い換えれば検
出ゲインを略一定にするために、光検出器の各出力の和
信号の大小により増幅器のゲイン制御を行っているが、
本例に示すような構成では、閉ループで検出ゲインの制
御を行っているわけではなく、開ループ制御になってい
る。従って、温度変化等によって発生する外乱に対して
弱く、外乱の影響を受けやすい構成になっている。これ
は、本例に限らず、開ループ制御の方が閉ループ制御に
くらべ、外乱に対して弱いことは明らかである。

また、割算器に用いる素子のばらつきを考慮する必要が
あるという問題点もある。

本発明は、上記問題に鑑み、検出ゲインを略一定にする
ことのできるサーボゲイン制御装置を提供することを目
的とするものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明のサーボゲイン制
御装量では、光検出器からの２つの信号を時分割して１
つの信号とし、さらに略平均化を行い、その略平均化さ
れた信号を基準レベルと比較し、その差に応じて検出ゲ
インを閉ループで制御するように構成している。

作　　用 本発明は、上記の構成により、従来、開ループで制御さ
れていた検出ゲインを閉ループで制御することができる
ため、温度変化等によって発生する外乱に対して安定に
動作するようにできるものである。

また、１つのゲイン制御装置で多入力信号をゲイン制御
することができるため、回路の簡略化においても効果が
犬なるものがある。

実施例 第１図に、本発明のサーボゲイン制御装置の一実施例を
示す。

第１図において、第３図中と同一の符号で示すブロック
は、第３図中と同様の機能を有するものである。

以下、第１図をもとに本発明の実施例について説明する
。プリアンプ３，４の後段に設けたアナログ・スイッチ
１５は、制御帯域より十分に高い周波数のスイッチ切換
えクロック信号１９により、２つの入力信号を時分割で
切換える。時分割で１つの信号に合成したプリアンプの
出力信号は割算器７の分子信号として入力する。割算器
７の分母信号には、次のような信号を入力する。すなわ
ち割算器７の出力を制御帯域より十分に低い周波数のカ
ットオフをもつローパスフィルタ１６に通過せしめる。

この２つの信号を時分割した信号をローパスフィルタ１
６に通過させるということは前記２つの信号の略平均化
を行うことに相当する。

略平均化した信号は基準レベルと比較し、その差に応じ
た信号を、前記割算器７の分母に入力する。

例えば、略平均化された信号が基準レベルよシも大なる
場合には割算器７０分母は大きくなり、割算器７は出力
を小さくするように働く。一方、略平均化された信号が
基準レベ／ｕよりも小なる場合には割算器７０分母は小
さくなり、割算器７は出力を大きくするように働く。こ
のように、従来のサーボゲイン制御装置に比して閉ルー
プで検出ゲインが制御されることがわかる。

割算器７の出力信号は駆動手段の機械系の遅れを補償す
るための位相補償回路８に通し、進み位相補償した後、
アナログスイッチ２０でスイッチ切換えクロック信号１
９により２つの信号に戻す。

１７．１８は、そのためのホールド回路である。

尚、第１図に示すブロック図では、ゲイン制御のために
割算器を用いたが、ゲインが可変できるものであれば任
意に使用できる。

また、本実施例の構成例は、焦点位置制御ループ内に適
用したものであるが、トラッキング制御ループ内にも適
用できることはいうまでもない。

また、本実施例による構成では信号をサンプリングする
ので、サンプリングノイズ除去のために高次のローパス
フィルタが後段に必要な場合がある。但し、駆動コイル
の応答が無視できる場合はその必要はない。

スイッチ切換クロック信号１９は°制御帯域に比して少
なくとも６〜１０倍程度は高くする必要がある。このと
き、サンプリングに対してホールドする回路を例えば零
次ホールド回路で行うとすると、その伝達特性は第５図
に示すようになる。第５図のＤは振幅特性、Ｅは位相特
性を示す。図において、ｆｓｃはサンプリング周波数で
ある。図から明らかなように、サンプリング周波数にく
らべかなり低い周波数から位相が遅れてゆくことがわか
る。制御帯域ではこの位相遅れが極力ないことが望まし
い。従って、制御帯域にくらベサンプリング周波数は十
分に高いことが必要とされる。尚、引込みの際には割算
器の分母は所望の値に固定されており、引込み後割算器
が働くようになっている。

次に、第２図に本発明を焦点位置制御ループのみならず
、トラッキング制御ループにも適用した場合の実施例の
ブロック図を示す。第１図の実施例では光検出器の２つ
の出力信号をスイッチで切換えていたが、ここでは、４
つの出力信号をマルチプレクサ２１により切換えており
、ゲイン制御は４つの信号の略平均値により行っている
。尚、本構成を実施するには、焦点位置制御ループとト
ラッキング制御ループに必要な各進み補償量がほぼ同じ
でなければならない。

しかしながら、本構成を実施すれば、従来２つ必要であ
った位相補償回路が１つで済むため、部品点数の削減コ
ストの低下が図れる。さらに、本構成例では、ゲイン制
御ループの動作点設定を１ケ所のみで行えば良いため、
２系統に設けた場合のゲイン制御ループの動作点設定に
比して、調整が簡略になり、かつ、回路構成も小さくて
すむことになり、前記同様、部品点数の削減にもなる。

ゲイン制御した信号は位相補償回路８を通過した後、デ
マルチプレクサ２２により、４つの信号に分離している
。尚３１〜３６までのブロック図は従来のトラッキング
制御ループと同様である。

以上のように、光検出器から検出信号をサンプリングし
、それらの信号の略平均値で閉ループによりゲイン制御
を行うようにしたため、温度変化等の外乱に対して、強
くなり、割算器に用いる素子のバラツキを考慮する必要
もなくなシ、安定な制御ができることになる。

尚、第１図、第２図では簡単なブロック図を示したが、
本実施例以外の構成でも前記目的を達成せしめるように
変形して良いことはいうまでもない。

また、本発明は焦点位置制御、トラッキング制御に限ら
ず、２分割以上の光検出器を用いてビームの位置制御を
行う光ビーム位置制御系にも有効である。

発明の効果 以上のように、本発明によれば、検出ゲインの変動を閉
ループで抑圧することができるため、外乱に対して強く
なり、安定な制御ができることとなって、実用上効果が
犬なるものである。

さらに、簡単な回路で達成することができるため、大き
なコストアップにはならず、ビデオディスクプレーヤー
や光デイスクファイル装置等に広く利用できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のサーボゲイン制御４図はそ
の焦点位置制御ループの開ループ特性の一例を示す特性
図、第５図はその零次ホールド回路の伝達特性を示す特
性図である。 １．２・・・・・−光検出器、３，４・・・・・・プリ
アンプ、７・・・・・・割算器、８・・・・・・位相補
償回路、９・・・・・・引込み検出回路、１０曲・・引
込み起動回路、１１・川・・スイッチ、１２・・・・・
・駆動アンプ、１３・・・・・・レンズ駆動コイル、１
４・・・・・弓１込み指令信号、１５．２０・・・・・
・スイッチ、１６・・川・ローパスフィルタ、１７゜１
８・・・・・・ホールド回路、１９・・・・・・スイッ
チ切換えクロック信号、２１・・・・・・マルチプレク
サ、２２・・・・・・デマルチプレクサ、２３．２４・
・・・・・トラッキング用光検出器、２７．２８・・・
・・・切換クロック信号、２９．３０・・・・・・ホー
ルド回路、３１・・・・・・差動アンプ、３２・・・・
・・ジャンピングパルス発生回路、３４・・・・・・ス
イッチ、３６・・・・・・駆動アンプ、３６・・・・・
・トラッキング方向駆動コイル。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名−Ｏ
Ｊ　　　３　　、　　Ｚ １　　３　　　Ｅ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　、５−一一差會カア〉７゜６”−１１１軍ア
〉７＋ ７−　割津春 ｓ−ｔｚｇ　Ｉｆ（ｔ８　ｈ ｆ２−１こ重〃アンフー ｆ３−１．ス１タ１カゴ１ル ｆ４−ｙＨ式ケｒｌｌｆ＃ｊ８全信号 第４図 周彼数ｆ（Ｉｆど〕 澗彼款ｆｔｔｔｚ〕

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ビーム光源と、前記光源からの光ビーム光束を
   所望の反射面に導く光学的手段と、前記光束を前記反射
   面に合焦点せしめるための対物レンズと、前記対物レン
   ズを光軸方向に駆動せしめる駆動手段と、前記対物レン
   ズの合焦点位置からのずれ量を検出するための第１の少
   なくとも２分割された光検出器と、前記反射面からの反
   射光束を前記第１の光検出器まで導く光学的手段と、前
   記第１の光検出器からの２つの出力信号を増幅する第１
   の増幅器と、前記各増幅器の２つの出力信号を差動増幅
   する差動増幅器と、前記駆動手段の機械系の遅れを補償
   する位相補償回路とからなる焦点位置制御ループを構成
   し、前記第１の光検出器からの２つの出力信号を所望の
   クロック信号で切換えて一つの信号とする第１のスイッ
   チを設け、前記第１のスイッチの出力を所望のレベルに
   増幅する第２の増幅器を備え、前記第２の増幅器の出力
   信号を所望のカット・オフ周波数を持つローパスフィル
   タに通過せしめることにより前記第２の増幅器の出力信
   号を略平均化し、前記略平均化された信号を所望の基準
   レベルと比較し、前記基準レベルより小なる場合に前記
   第２の増幅器のゲインを所望の倍率に増大せしめ、基準
   レベルより大なる場合に前記第２の増幅器のゲインを所
   望の倍率に減少せしめるように構成し、かつ前記第２の
   増幅器の出力信号を前記位相補償回路に入力し、前記第
   １のスイッチの切換え信号に用いた所望のクロック信号
   で切換えられる第２のスイッチにより前記位相補償され
   た信号を２つに分離し、その次段に設けたホールド回路
   により前記２つに分離された信号を所望の期間各々ホー
   ルドして前記差動増幅器の各々の入力信号としたことを
   特徴とするサーボゲイン制御装置。
2. （２）反射面の所望のトラック上を光ビーム光束が追従
   するように構成された駆動手段と、所望の位置からのず
   れ量を検出する第２の少なくとも２分割された光検出器
   と、前記反射面からの反射光束を第２の光検出器まで導
   く光学的手段とを備え、第１の光検出器からの出力信号
   と前記第２の光検出器からの出力信号とを切換えて用い
   るように構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のサーボゲイン制御装置。
3. （３）第１のスイッチは４つの入力信号を切換えて１つ
   の出力信号にし、第２のスイッチは１つの入力信号を４
   つの出力信号に分離するように構成され、第１の光検出
   器と第２の光検出器の各２つの出力信号を各増幅器で増
   幅し、前記第１のスイッチにより１つの信号とし、ゲイ
   ン制御された増幅器により増幅し、位相補償回路を介し
   て前記第２のスイッチ及びホールド回路により４つの出
   力信号に分離し、各差動増幅器の各入力信号となるよう
   に構成したことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   のサーボゲイン制御装置。