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技術 光記録媒体の情報記録再生装置

出願人 オリンパス株式会社
発明者 六反孝郎
出願日 1993年5月28日 (27年1ヶ月経過) 出願番号 1993-126646
公開日 1994年12月6日 (25年6ヶ月経過) 公開番号 1994-338056
状態 未査定
技術分野 光学的記録再生1
主要キーワード 掛り具 受光エネルギ 実施区 制御データ値 微調整移動 搬送初期 モニタ用検出器 エネルギ蓄積量
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1994年12月6日)のものです。
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図面 (20)

目的

光ヘッドサーボ制御の安定化と光源長寿命化を可能にすること。

構成

複数の記録トラックを有するカード状の光学的情報記録媒体(MD) 1に光ビーム(BM)を照射する光源(LS)54と該LSからのMBによる光像を検出し情報の記録や再生をする手段を有しLSからのBMを駆動調整可能な光学系57,62,63によりをフォーカス(FC)調整及びトラック位置(TT)調整して情報の記録又は再生を行う光学ヘッドと、記録又は再生動作時にMDとBMを相対的に走査させ、非動作時にはBMを静止状態待機させる搬送手段と、BMの発光量を測定する測定手段60と、少なくとも静止状態においてBMを断続発光制御し、記録又は再生動作時には連続発光制御する第1制御機能、測定手段の測定値を元に断続発光制御時ではレベルの大きい所定光量に制御する第2機能、BM照射によるMDからの光像を断続的に検出してTT及びFC調整用制御信号を得、光学系に与える第3機能を持つ制御手段30を具備する。

概要

背景

近年、情報産業発展に伴い、大容量記録装置として光記録媒体情報記録再生装置が注目されてきた。この情報記録再生装置には、記録媒体として光カードを用いて情報の記録や再生を行う光カード装置がある。

前記光カードは、磁気カードと比較して数千倍ないし一万倍の記録容量を有し、光ディスクと同様に情報の書き換えはできないが、その記憶容量が1Mバイト〜2Mバイトと大きいことから銀行用の貯金通帳携帯用の地図、あるいは買物等に用いるプリペイドカード等として広い応用範囲が考えられている。また、情報の書き換えができないと云う点で、個人健康管理カード等、データの改竄を許さないアプリケーションへの応用も考えられている。

図21に示すように、光カード1は方形のカードであり、片面がデータ記録面になっていて、長手方向に搬送されつつ、データの記録や再生がなされる。従って、データ記録方向は光カード1の搬送方向である。光カード1のデータ記録面には搬送方向両端部近傍にそれぞれトラックアドレス等の情報が記録されているID領域部2a,2bが形成されており、これらのID領域部2a,2bに挟まれる領域が情報を記録する領域であるデータ記録領域部3となっている。搬送方向からみてID領域部2a,2bの外側の領域は導入領域4a,4bであり、ここは情報の記録には用いられない。

さらに図22(a),(b)に示すようにデータ記録領域部3は、光カード装置内の光ヘッドからの光スポットトラック方向に案内するための複数のガイドトラック20と、このガイドトラック20の間に配されるトラック21とを有している。そして、これにより、光カード1にはその搬送方向に伸びるトラック21が、カード短手方向並列に複数並ぶ構成となる。情報はトラック21にデータピット22を形成することで記録され、これにより情報が記録再生できる。すなわち、データピット22の有無が、論理「H」,「L」に対応する。

ガイドトラック20は光カード1の導入領域4a,4bまで伸延されており、これによって、当該導入領域4a,4bにおいて光カード装置内の光ヘッドの光スポット位置がトラック21に一致するように、光ヘッドをシークすることができるようにしてある。

光カード1への情報の記録再生は、光カード1を光カード装置に装着することにより行われる。光カード装置では、光カード1が挿入されると、これを長手方向に反復移動させる。そして、この光カード1の移動方向に対して横断する方向(トラック21を横断する方向)にシーク可能に、スポット光源受光素子および光の合焦のためのフォーカス制御のための機構および、トラッキング制御のための機構からなる光ヘッド(記録再生ヘッド部)を設けてあり、この光ヘッドをシーク機構により光カード1の目的のトラック位置にシークさせて位置決めした状態で光カード1を搬送させつつ、記録再生部で光源よりビームスポットを上記トラックにあてることで行う。

一般的には光カード装置は、光カード1が挿入口より挿入されると、当該挿入された光カード1の先端をマイクロスイッチなどの検出手段により検出して、搬送を開始し、光ヘッドのシーク領域に当該先端部(導入領域4aの先端近傍位置As)が来た時点で停止させて待機状態となる。そして、記録指令あるいは読出し指令を受けることにより光カード1の搬送を開始し、記録あるいは読出しが終了すると前記先端または後端(導入領域4bの先端近傍位置As)を記録再生ヘッド部である光ヘッドのシーク領域に位置させて停止させ、待機状態となる。そして、記録指令あるいは読出し指令を受けることにより再び搬送を開始し、記録あるいは読出しが終了すると前記の待機状態になり、排出指令を受けると光カード装置は、光カード1を挿入口から排出する。

記録再生にあたって光カード1は一般的には、図21に示すようにID領域部2a,2bとデータ記録領域部3で、移動速度が定速になるように移動制御する。これが図における定速搬送区間Aである。上記As位置に至るその両側の区間変速搬送区間Bであり、搬送初期では加速区間、搬送終期では減速区間となる。そして、上記As位置にて停止させ、続けて逆方向に搬送する場合は、再度、加速パターンをとり、区間Aになると定速パターンに移り、区間Aを過ぎると減速パターンに移って、As位置にて停止する。

カード挿入後で情報の記録再生を行わない場合は待機状態となり、この待機状態の時は光カード1のどちらかの一方の端の上記As位置が上記光ヘッドのシーク領域に位置されるようにして停止させる。

ところで、光カード装置内の光ヘッドにはその光源として、半導体レーザ素子(LD)あるいは発光ダイオードLED)等が用いられる。そして、情報の記録または再生は光カード上に、この光源から出射した光を投射することで行われるが、従来においてはこれら光源は光カード挿入後は常に点灯状態にしておくか、特開昭61−158034号公報に示されるように、光カードの移動停止後、所定時間の経過を検出して、完全に発光を停止してしまうようにしていた。

概要

光ヘッドのサーボ制御の安定化と光源の長寿命化を可能にすること。

複数の記録トラックを有するカード状の光学的情報記録媒体(MD) 1に光ビーム(BM)を照射する光源(LS)54と該LSからのMBによる光像を検出し情報の記録や再生をする手段を有しLSからのBMを駆動調整可能な光学系57,62,63によりをフォーカス(FC)調整及びトラック位置(TT)調整して情報の記録又は再生を行う光学ヘッドと、記録又は再生動作時にMDとBMを相対的に走査させ、非動作時にはBMを静止状態待機させる搬送手段と、BMの発光量を測定する測定手段60と、少なくとも静止状態においてBMを断続発光制御し、記録又は再生動作時には連続発光制御する第1制御機能、測定手段の測定値を元に断続発光制御時ではレベルの大きい所定光量に制御する第2機能、BM照射によるMDからの光像を断続的に検出してTT及びFC調整用制御信号を得、光学系に与える第3機能を持つ制御手段30を具備する。

目的

そこでこの発明の目的とするところは、光カード移動の停止時にビーム照射位置誤信号が書き込まれることがなく、また、サーボ系を安定にすることができる他、光源の寿命を長くでき、また、いかなる時でも、情報の記録または再生の指示があった場合、直ちに、情報の記録または再生が行える等、アクセスの早い光記録媒体の情報記録再生装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

複数の記録トラックを有するカード状の光学的情報記録媒体光ビームフォーカス調整、およびトラック位置調整して照射し、情報の記録または再生を行う光学ヘッドと、前記記録または再生動作時に前記記録媒体と光ビームを相対的に走査させ、非動作時には前記光ビームを静止状態待機させる搬送手段と、前記光ビームの発光量を測定する測定手段と、少なくとも前記静止状態において前記光ビームを断続発光制御すると共に、前記測定手段の測定値をもとに、所定の光量となるように制御する第1の機能、前記光ビーム照射による光学的情報記録媒体からの光像を断続的に検出して、トラック位置およびフォーカスの調整に用いる制御信号を発生する第2の機能とを有する制御手段とを具備し、前記制御手段には少なくとも前記断続的に発光制御する期間では前記光源出力光量を大きくする機能を持たせることを特徴とする光記録媒体光学的情報記録再生装置

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0001

本発明は光記録媒体に情報の記録/再生を行う光記録媒体の情報記録再生装置に関する。

背景技術

0002

近年、情報産業発展に伴い、大容量記録装置として光記録媒体の情報記録再生装置が注目されてきた。この情報記録再生装置には、記録媒体として光カードを用いて情報の記録や再生を行う光カード装置がある。

0003

前記光カードは、磁気カードと比較して数千倍ないし一万倍の記録容量を有し、光ディスクと同様に情報の書き換えはできないが、その記憶容量が1Mバイト〜2Mバイトと大きいことから銀行用の貯金通帳携帯用の地図、あるいは買物等に用いるプリペイドカード等として広い応用範囲が考えられている。また、情報の書き換えができないと云う点で、個人健康管理カード等、データの改竄を許さないアプリケーションへの応用も考えられている。

0004

図21に示すように、光カード1は方形のカードであり、片面がデータ記録面になっていて、長手方向に搬送されつつ、データの記録や再生がなされる。従って、データ記録方向は光カード1の搬送方向である。光カード1のデータ記録面には搬送方向両端部近傍にそれぞれトラックアドレス等の情報が記録されているID領域部2a,2bが形成されており、これらのID領域部2a,2bに挟まれる領域が情報を記録する領域であるデータ記録領域部3となっている。搬送方向からみてID領域部2a,2bの外側の領域は導入領域4a,4bであり、ここは情報の記録には用いられない。

0005

さらに図22(a),(b)に示すようにデータ記録領域部3は、光カード装置内の光ヘッドからの光スポットトラック方向に案内するための複数のガイドトラック20と、このガイドトラック20の間に配されるトラック21とを有している。そして、これにより、光カード1にはその搬送方向に伸びるトラック21が、カード短手方向並列に複数並ぶ構成となる。情報はトラック21にデータピット22を形成することで記録され、これにより情報が記録再生できる。すなわち、データピット22の有無が、論理「H」,「L」に対応する。

0006

ガイドトラック20は光カード1の導入領域4a,4bまで伸延されており、これによって、当該導入領域4a,4bにおいて光カード装置内の光ヘッドの光スポット位置がトラック21に一致するように、光ヘッドをシークすることができるようにしてある。

0007

光カード1への情報の記録再生は、光カード1を光カード装置に装着することにより行われる。光カード装置では、光カード1が挿入されると、これを長手方向に反復移動させる。そして、この光カード1の移動方向に対して横断する方向(トラック21を横断する方向)にシーク可能に、スポット光源受光素子および光の合焦のためのフォーカス制御のための機構および、トラッキング制御のための機構からなる光ヘッド(記録再生ヘッド部)を設けてあり、この光ヘッドをシーク機構により光カード1の目的のトラック位置にシークさせて位置決めした状態で光カード1を搬送させつつ、記録再生部で光源よりビームスポットを上記トラックにあてることで行う。

0008

一般的には光カード装置は、光カード1が挿入口より挿入されると、当該挿入された光カード1の先端をマイクロスイッチなどの検出手段により検出して、搬送を開始し、光ヘッドのシーク領域に当該先端部(導入領域4aの先端近傍位置As)が来た時点で停止させて待機状態となる。そして、記録指令あるいは読出し指令を受けることにより光カード1の搬送を開始し、記録あるいは読出しが終了すると前記先端または後端(導入領域4bの先端近傍位置As)を記録再生ヘッド部である光ヘッドのシーク領域に位置させて停止させ、待機状態となる。そして、記録指令あるいは読出し指令を受けることにより再び搬送を開始し、記録あるいは読出しが終了すると前記の待機状態になり、排出指令を受けると光カード装置は、光カード1を挿入口から排出する。

0009

記録再生にあたって光カード1は一般的には、図21に示すようにID領域部2a,2bとデータ記録領域部3で、移動速度が定速になるように移動制御する。これが図における定速搬送区間Aである。上記As位置に至るその両側の区間変速搬送区間Bであり、搬送初期では加速区間、搬送終期では減速区間となる。そして、上記As位置にて停止させ、続けて逆方向に搬送する場合は、再度、加速パターンをとり、区間Aになると定速パターンに移り、区間Aを過ぎると減速パターンに移って、As位置にて停止する。

0010

カード挿入後で情報の記録再生を行わない場合は待機状態となり、この待機状態の時は光カード1のどちらかの一方の端の上記As位置が上記光ヘッドのシーク領域に位置されるようにして停止させる。

0011

ところで、光カード装置内の光ヘッドにはその光源として、半導体レーザ素子(LD)あるいは発光ダイオードLED)等が用いられる。そして、情報の記録または再生は光カード上に、この光源から出射した光を投射することで行われるが、従来においてはこれら光源は光カード挿入後は常に点灯状態にしておくか、特開昭61−158034号公報に示されるように、光カードの移動停止後、所定時間の経過を検出して、完全に発光を停止してしまうようにしていた。

発明が解決しようとする課題

0012

上述したように、光カード装置では光カードが挿入されると、そのカードに対するデータの読出しや書込みを行わない状態の時は光ヘッドのシーク領域にそのカードの端部近傍を位置させて停止させた待機状態におく。

0013

一方、光カード装置内の光ヘッドにはその光源として、LDあるいはLED等が用いられ、情報の記録または再生は光カード上に、この光源から出射した光を投射することで行われるが、上記待機状態の時にあっても従来は光源を点灯させたままの状態におくか、一定時間経過した時点で消灯する構成としていた。

0014

しかし、常に点灯状態にしておく方式の場合、電力の無駄な消費があるばかりか、無駄な点灯によって光源の劣化を促進し、また、ビームスポットが同一位置に長時間、結ばれることにより、カード上にデータピットを形成してまい、誤記録に繋がると云った問題がある。そのため、ビームスポットの光量を小さくして誤記録を防止するようにするが、これではビームスポットの光量が低くなった分、ビームスポットのトラック位置やフォーカスを制御するトラックサーボフォーカスサーボのための検出系の検出出力ベルが低くなり、トラックサーボやフォーカスサーボが安定しないと云う問題がある。

0015

また、光カードの移動停止後、所定時間の経過を検出して、完全に発光を停止させる方式とした場合、ビームスポットのフォーカスやビームスポットのトラック上の位置等の制御を最初からやり直して、正規の状態に達した後に記録や再生の動作に入る必要があり、これではアクセス速度が遅くなると云う問題がある。

0016

そこでこの発明の目的とするところは、光カード移動の停止時にビーム照射位置誤信号が書き込まれることがなく、また、サーボ系を安定にすることができる他、光源の寿命を長くでき、また、いかなる時でも、情報の記録または再生の指示があった場合、直ちに、情報の記録または再生が行える等、アクセスの早い光記録媒体の情報記録再生装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0017

上記目的を達成するため、本発明はつぎのように構成する。すなわち、複数の記録トラックを有するカード状の光学的情報記録媒体光ビームフォーカス調整、およびトラック位置調整して照射し、情報の記録または再生を行う光学ヘッドと、前記記録または再生動作時に前記記録媒体と光ビームを相対的に走査させ、非動作時には前記光ビームを静止状態待機させる搬送手段と、前記光ビームの発光量を測定する測定手段と、少なくとも前記静止状態において前記光ビームを断続発光制御すると共に、前記測定手段の測定値をもとに、所定の光量となるように制御する第1の機能、前記光ビーム照射による光学的情報記録媒体からの光像を断続的に検出して、トラック位置およびフォーカスの調整に用いる制御信号を発生する第2の機能とを有する制御手段とを具備し、前記制御手段には少なくとも前記断続的に発光制御する期間では前記光源の出力光量を大きくする機能を持たせることを特徴とする。

0018

このような構成において、記録媒体が装着されると、前記記録または再生動作時に前記記録媒体と光ビームを相対的に走査させ、記録媒体に情報を記録したり再生したりするが、非動作時には前記光ビームを静止状態で待機させる。

0019

上記非動作時には、上記制御手段は光ビームを断続的に発光させ、その際の光ヘッドの検出出力により前記記録媒体に対する光ビームのフォーカス制御と、トラック位置の追従制御のための信号を出力して最適なフォーカス状態となるように、また、トラック位置ずれが生じないように制御している。そのため、記録または再生の指令を受けた場合には光ヘッドのフォーカスやトラック位置が最適状態になっているので、ただちに記録媒体に対するアクセスが可能となる。

0020

また、光ビームを静止状態で待機させている状態では、光源の発光は断続的であり、従って、発光時間は連続発光に比べて少なくなる他、出力光量を増大しても、単位面積当たり蓄積光エネルギ総量は連続発光に比べて少なくなる。そのため、誤記録が抑制できる他、発光時での光量自体はレベルを大きくすることができるので、フォーカスやトラック位置制御に用いる検出出力が大きくなるので、安定した制御が可能になる。

0021

従って、本発明によれば、光カード移動の停止時にビーム照射位置に誤信号が書き込まれることがなく、また、サーボ系を安定にすることができる他、光源の寿命を長くでき、また、いかなる時でも、情報の記録または再生の指示があった場合、直ちに、情報の記録または再生が行える等、アクセスの早い光記録媒体の情報記録再生装置を提供することができるようになる。

0022

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
(第1実施例)この実施例は、光学ヘッドのシーク領域に光カードの導入領域にあるとき、LDを間欠的発光となるように制御し、これによって、光カードの導入領域に誤記録発生が生じないようにし、光学ヘッドのシーク領域に光カードの記録領域が入ったときは連続発光状態にして記録再生を正常に行えるようにしたものであり、以下、詳細を説明する。

0023

再生用光源記録用光源が同一であり、光カード上の一点(直径2〜3μm)にビームを照射する光カード装置に用いられる記録再生ヘッド部(光ヘッド)の概略的な構成図を図1に示す。

0024

図において、1は光記録媒体である光カード、54は光源であるLD(半導体レーザ素子や発光ダイオードなどの発光素子)であり、55はコリメートレンズ、56は回析格子、57は対物レンズ、58は反射ミラー、59は検出系レンズ、60は検出器、61は検出器、62は対物レンズフォーカス方向駆動装置、63は対物レンズトラック方向駆動装置である。

0025

コリメートレンズ55はLD54からの光をコリメートするためのものであり、回析格子56はコリメートレンズ55を透過した光を回折するためのものであり、対物レンズ57は光カード1に対向して配置されて回析格子56を透過した光を収束し、光カード1にスポットとして結ばせると共に、光カード1からの反射光を反射ミラー58に導くためのものである。

0026

また、反射ミラー58は対物レンズ57を介して受けた光カード1からの反射光を検出器60に導くためのものであり、検出系レンズ59はこの反射ミラー58により反射されて検出器60側に導かれた光を検出器60の検出面に収束させるためのレンズであり、検出器60は検出面に収束された光の光量に対応した電流を発生するものである。また、検出器61はLD54の光を受けてその光量に対応した電流を発生するものである。

0027

対物レンズフォーカス方向駆動装置62は、フォーカスエラー信号に基づき対物レンズ57を光カード1に対して接離方向移動調整する装置であり、LD54からのビームスポットが光カード1上で合焦状態を保つようにフォーカス制御のための装置である。また、対物レンズトラック方向駆動装置63はトラックエラー信号に基づき、対物レンズ57を光カード1のトラックと直交する方向に駆動することで、常にビーム位置がトラック中央に来るようにトラッキング制御を行う装置である。

0028

この他、制御装置30が設けられる。制御装置30は、検出器60の検出出力をもとに、光カード1上のビームについて、その合焦位置からのずれを示すフォーカスエラー信号を求めて、これを対物レンズフォーカス方向駆動装置62に与える他、検出器60の検出出力をもとに、光カード1上のビームについて、そのカード上のトラックの中央からのずれを示すトラックエラー信号を求めてこれを対物レンズトラック方向駆動装置63に与える機能を有する。

0029

また、制御装置30には光カード1が待機位置に待機している状態の時、および光カード1が書込み/読出しのために搬送状態になり、上述の変速領域Bにある間、間欠的な発光となるようにLD54の発光制御をし、定速領域Aにあるときは連続発光となるようにLD54の発光制御をする構成としてある。

0030

すなわち、図21に示す光カード1のID領域部2a,2bおよびデータ記録領域部3が光ヘッドのシーク領域を通過する間は連続発光状態とし、その他の領域がシーク領域にあるときは間欠発光となるように制御する。但し、光カード1を排出する段階では発光を停止するように制御するものとする。

0031

LD54から出射された光はコリメートレンズ55で平行光に整形され、回析格子56により回析された後、対物レンズ57により光カード1上に焦点を結ぶが、回析格子56により回析させることにより、図2に示すようにビーム64(主ビーム)と、その両脇に所定間隔を存して分布する2つのビーム65,66(副ビーム)の3つに分岐させることができる。

0032

そして、主ビーム64はデータピット22の記録及び再生、並びにフォーカシング制御のための上述のフォーカスエラー信号を生成するのに利用される。また、副ビーム65,66はガイドトラック20に半分づつ掛かるように配置することでトラックエラー信号の生成に使用される。

0033

そのため、本発明では検出器60の検出視野をつぎのように構成してある。すなわち、図3に示すように、受光系である検出器60の系統から見た主ビームを67、また、副ビームを68,69とすると、検出器60は位置の異なる3つのビーム67,68,69をそれぞれ別々に検出するために、検出部70、検出部71,72に分けておき、検出部70はさらに第1検出部70aと第2検出部70bに分割しておく。ビームは光カード1上でトラックガイドピットの有無により光量変調かけられた状態で反射され、検出器60の対応する検出部で検出されるので、検出出力はトラックガイドに対するビームの掛り具合やピットの有無の情報を含むことになる。

0034

検出部70は主ビーム67の検出に用いるものであり、トラック21をその伸延方向に分断するようにして第1検出部70aと第2検出部70bに分けてある。主ビーム67は第1検出部70aと第2検出部70bに等分されて跨がるように光ビームを対物レンズ57の光軸から偏心した位置に入射させており、このようにしたことによって、光カード1上のビームが合焦状態からずれると、主ビーム67が検出部70a,70bの分割線と直交する方向に移動することから、詳細を後述する制御装置30により、第1検出部70aと第2検出部70bの検出出力(受光量に対応した電流信号)の差をとることで、合焦位置からのずれを示すフォーカスエラー信号を得ることができる構成である(軸外し方式のフォーカス検出)。なお、主ビーム67は図2での主ビーム64に対応し、副ビーム68,69は図2での副ビーム65,66に対応している。

0035

また、制御装置30は検出器60における検出部71と検出部72の検出出力(受光量に対応した電流信号)の差をとることにより、ビームのトラック中央からのずれを示すトラックエラー信号を得る構成としてある。

0036

これは、ビーム64,65,66がトラック21と直交する方向に移動すると、副ビーム65,66のそれぞれはガイドトラック20の掛かり具合が変化することを利用して、副ビーム65,66の反射光を検出する検出部71と検出部72の検出出力(受光量に対応した電流信号)の差をとることにより、ビームのトラック中央からのずれを示す信号としてのトラックエラー信号を得るようにしたものである。

0037

制御装置30は、このトラックエラー信号を用いてトラック方向制御用の制御信号を発生して対物レンズトラック方向駆動装置63により、対物レンズ57をトラック21と直交する方向に駆動移動調整制御する構成としてあり、また、フォーカスエラー信号に基づき、フォーカス方向制御用の制御信号を発生して対物レンズフォーカス方向駆動装置62に与え、対物レンズ57の光カード1に対する接離方向の制御を行うようにしてある。

0038

また、LD54からの出射光は、同時に検出器61にも入射され、検出器61の出力を測定することで、LD54の発光出力モニタできる。なお、ここでは本発明の要部である光ヘッド部分の構成についてのみ、触れることにするが、当然のことながら、光カード装置としては、光ヘッドを光カード搬送方向に対して横断する方向にシーク動作するための機構およびそのための制御手段や、光カードが挿入された場合に、これを検出して定位置に運び、記録指令や再生指令により記録再生制御に入った段階で光カードを所定の範囲内で反復搬送したり、データの記録再生のための必要な各種制御や処理をする機能が備わっている。

0039

発明に係わる部分を主体に説明すると、上述の構成において、光カード装置に光カード1が挿入されると、制御装置30は光源であるLD54を一定時間間隔点滅発光制御する。LD54から出射された光はコリメートレンズ55で平行光に整形され、回析格子56により回析された後、対物レンズ57により光カード1上に焦点を結ぶ。

0040

合焦となった光は光カード1で反射し、ミラー58で反射して検出系レンズ59により検出器60に入射される。図2はLD54から出射され、光カード1上に結ばれた光ビームの状態を示す図であって、光カード1上の合焦点における光ビームを拡大したものである。光ヘッドでは、回析格子56により回析させることにより、主ビーム64と、その両脇に所定間隔を存して分布する2つの副ビーム65,66に分岐させる。そして、ビーム64を中心に、2つのビーム65,66はトラック21の両脇のガイドトラック20にそれぞれスポット径の半分が掛かるように間隔が設定されている。

0041

回析格子56により回析された主ビーム64はデータピット22の記録及び再生、並びにフォーカシング制御のための上述のフォーカスエラー信号を生成するのに利用され、また、副ビーム65,66はガイドトラック20に半分づつ掛かるように配置することでトラックエラー信号の生成に使用される。

0042

図3に示したように、検出器60上での光カード1の反射ビームの検出視野は位置の異なる3つのビーム67,68,69(それぞれ図2でのビーム64,65,66に対応)をそれぞれ別々に検出するために、検出部70、検出部71,72に分かれており、検出部70はさらに第1検出部70aと第2検出部70bに分割してある。

0043

そして、検出部70は主ビーム67の検出に用いられ、トラック21をその伸延方向に分断するようにして第1検出部70aと第2検出部70bに分けてある。主ビーム67は第1検出部70aと第2検出部70bに等分されて跨がるように光ビームを対物レンズ57の光軸から偏心した位置に入射させていることから、光カード1上のビームが合焦状態からずれると、主ビーム67が検出部70a,70bの分割線と直交する方向に移動することになり、これによって、第1検出部70aと第2検出部70bの検出出力(受光量に対応した電流信号)に差が生じる。そして、当該差は光カード1上のビームの合焦状態からのずれに対応するものであるから、制御装置30では当該差をとることで、合焦位置からのずれを示すフォーカスエラー信号を得る。

0044

制御装置30ではこのフォーカスエラー信号に基づき、フォーカス方向制御信号を得てこれを対物レンズフォーカス方向駆動装置62に与え、この対物レンズフォーカス方向駆動装置62はこのフォーカス方向制御信号に従って動作して、対物レンズ57を光カード1から離したり近付けたりするように駆動する。これにより、ビームを常に合焦状態を保つフォーカス制御を行うことができる。

0045

また、ビーム64,65,66がトラック21と直交する方向に移動すると、副ビーム65,66のそれぞれはガイドトラック20の掛かり具合が変化する。従って、副ビーム65,66の反射光を検出する検出部71と検出部72の検出出力(受光量に対応した電流信号)に差が生じる。そして、当該差はビームのトラック中央からのずれに対応するものであるから、制御装置30では当該差をとることにより、ビームのトラック中央からのずれを示すトラックエラー信号を得る。

0046

そして、制御装置30ではこのトラックエラー信号に基づき、トラック方向制御信号を発生して対物レンズトラック方向駆動装置63に与え、当該対物レンズトラック方向駆動装置63はこの制御信号により動作して、対物レンズ57をトラック21と直交する方向に駆動移動調整する。これにより、常にビーム位置をトラック21の中央に保つトラッキング制御を行うことができる。

0047

また、LD54からの出射光は、同時に検出器61にも入射され、検出器61の出力を測定することで、LD54の発光出力がモニタでき、制御装置30ではこのモニタによってLD54の発光出力を規定値に制御する。

0048

以上のような光学系を用いる光カード装置では、光カード1が停止している期間において、光カード1から見ると主ビーム64は光カード1上で静止しており、同一箇所にスポットを結ぶ。そして、そのスポットでの受光エネルギ総量が所定値以上になると、そこにデータピット22を形成してしまう。これが定点劣化である。

0049

従って、ビームが連続光であると、LD54の発光出力レベルがたとえ記録時のレベルより大幅に出力レベルの小さい再生モード時の発光レベルにしてあったとしても、そのエネルギ蓄積量はすぐに上記所定値に達してしまうから、光カード1の停止期間の長さが誤記録、すなわち、定点劣化の問題に繋がる。そこで、従来でも一定時間、光カード1が停止状態にあれば、LD54の発光を停止させるようにするが、その場合には、フォーカスサーボやトラックサーボの制御がそこで途絶えることになり、ビームのフォーカスやトラックに対する位置がずれてしまう。そして、この状態では記録再生を開始する段階で、フォーカスサーボやトラックサーボの制御を最初からやり直さねばならず、アクセス速度の問題が生じるばかりでなく、待機状態時では待機状態突入時点からその発光停止までの期間において、蓄積される光のエネルギ総量がデータピット22形成に至らない範囲でとり得る最大の出力となるように設定しても、その出力値は光カード移動時に比べ非常に小さい値となることによる問題も残る。

0050

すなわち、待機状態時ではこのような出力で光源(LD54)を発光させることから結果として、フォーカスエラー信号/トラックエラー信号の元となる検出器60の検出出力が小さくなり、誤差雑音成分の影響が大きくなってサーボ系が不安定になり易いと云う問題である。

0051

そこで、本発明では待機状態においてはLD54の発光を20乃至50μsecの所定間隔で点滅させるように制御する。これによって、LD54の光量を増大しても、単位面積単位時間当りのエネルギ総量は低く抑えることができるようにした。

0052

フォーカス制御やトラック制御は、アナログ制御形のサーボ系である場合、LD54の光がなくなると制御が外れてしまう心配がある。しかし、近年では制御回路省スペース、高機能化の要求から、従来アナログで処理していたフォーカスサーボ/トラックサーボの制御系をCPU(マイクロプロセッサ)あるいはDSP(ディジタルシグナルプロセッサ)を用いた、ディジタルサーボに置き換えることが一般的となってきた。

0053

ディジタルサーボ系では、ディジタル処理するために、検出出力を離散的に得る。つまり、検出出力を所定サンプリング間隔サンプリングして検出データを得、これを元に演算して制御値を得、この制御値をアナログ信号化して系を制御する。従って、このサンプリング間隔に対応できればLD54の発光が間欠的であっても制御に差し障りがない。

0054

故に、本発明では制御装置30によってこのように制御すると、間欠発光でもサーボ制御上の問題はなく、しかも、連続発光の場合に比べて単位時間当りの光量は大幅に少なくなるから、待機状態時でのビームの光量を従来より十分大きくでき、従って、十分なレベルの検出信号を得ることができて、これを元に支障なくトラック制御やフォーカス制御を続けることができる。

0055

図4は制御装置30をディジタルサーボ系の回路構成とした場合の一例を示したものであり、フォーカスサーボ/トラックサーボ/光源の光量制御を行うために必要な部分を抽出して示したものである。

0056

図において、31はCPU(マイクロプロセッサ)、44乃至48はI‐V変換回路であり、電流信号を電圧信号に変換するものである。42および43は減算回路、39乃至41はA/D変換回路、32乃至34はD/A変換回路、35はフォーカス駆動回路、36はトラック駆動回路、37はLD駆動回路、38はスイッチである。

0057

I‐V変換回路44は主ビームの反射光を検出する検出部70aの検出信号を電圧信号に変換するものであり、I‐V変換回路45は主ビームの反射光を検出する検出部70bの検出信号を電圧信号に変換するものであり、減算回路42はこれらI‐V変換回路44,45の差出力を得るものである。また、A/D変換回路39は減算回路42の出力49をディジタル値に変換してCPU31に与えるものである。

0058

また、I‐V変換回路46は副ビームの反射光を検出する検出部71の検出信号を電圧信号に変換するものであり、I‐V変換回路47は副ビームの反射光を検出する検出部72の検出信号を電圧信号に変換するものであり、減算回路43はこれらI‐V変換回路46,47の差出力を得るものである。また、A/D変換回路40は減算回路43の出力50をディジタル値に変換してCPU31に与えるものである。

0059

また、I‐V変換回路48はLD54の発光出力を検出する検出器61の検出信号を電圧信号に変換するものであり、A/D変換回路41はI‐V変換回路48の出力51をディジタル値に変換してCPU31に与えるものである。

0060

また、D/A変換回路32は、CPU31の出力するフォーカス用の制御データ値をアナログの制御信号に変換してフォーカス駆動回路35に与えるものであり、フォーカス駆動回路35はこのアナログの制御信号を受けてそのレベル対応のドライブ信号を出力し、対物レンズフォーカス方向駆動装置62に与えるものである。

0061

D/A変換回路33は、CPU31の出力するトラック用の制御データ値をアナログの制御信号に変換してトラック駆動回路36に与えるものであり、トラック駆動回路36はこのアナログの制御信号を受けてそのレベル対応のドライブ信号を出力し、対物レンズトラック方向駆動装置63に与えるものである。

0062

D/A変換回路34はCPU31の出力するLD発光制御値をアナログ信号に変換してLD駆動回路37に与えるものであり、LD駆動回路37はこのLD発光制御値のアナログ信号値に対応したドライブ出力を発生してLD54に与えるものであり、スイッチ38はこのドライブ出力をオンオフするためのスイッチであって、CPU31により駆動制御される。

0063

CPU31上記A/D変換回路39〜41からのデータを受けてトラック用の制御信号、フォーカス用の制御信号値を求め、D/A変換回路32,33のうちの対応するものに出力したり、A/D変換回路41のデータを受けてLD54の出射光量の制御をしたり、光カード1の搬送制御系より得られる搬送速度信号を受けて、これよりビームの光カード1上での位置を知り、光カード1上における導入領域4a,4b位置ではLD54を点滅させるように、また、ID領域部2a,2bおよび記録領域部3にビームがあるときは連続発光となるように、スイッチ38の制御を行うようにしたり、また、図示しないが、データ記録を行う場合に、データピット22を形成する際には当該データピット22を形成することのできるエネルギとなる発光量が得られるようなLD54の出射光量の制御を行うことができる機能を持たせてある。また、光カード1が光カード装置に挿入されていないときや排出される時にはLD54を消灯するようにスイッチ38を制御する機能を有している。

0064

このような構成において、光カード1が光カード装置に挿入されると、その挿入を検出する検出手段の検知出力によってCPU31はスイッチ38を間欠的に開閉操作すべく制御指令を発生し、スイッチ38を開閉する。これによって、LD54にはLD駆動回路37からのドライブ出力を間欠的に受けることができるようなる。光カード装置に挿入された光カード1は、図示しない搬送系により、光ヘッドのシーク領域に導入領域の先端側As部分が来るように搬送され、その位置に到達した時点で送りを停止される。

0065

CPU31はLD54の光量検出値をA/D変換回路41より得ており、これを元に、待機状態時での所要の発光レベルとなるようなLD発光制御値を演算により求めてこれをD/A変換回路34に与える。D/A変換回路34はCPU31の出力するLD発光制御値をアナログ信号に変換してLD駆動回路37に与えるから、LD駆動回路37はこのLD発光制御値のアナログ信号値に対応したドライブ出力を発生してLD54に与え、この結果、LD54は待機状態時での所要の発光レベルとなるような光量で発光されることになる。このとき、スイッチ38は所定間隔でオンオフされるので、LD54は点滅状態で発光することになる。

0066

この発光により、ビームが光カード1上に結ばれるが、上述したように当該ビームは1つの主ビームと、2つの副ビームに分岐され、3つのスポットとなる。そして、これらのビームは光カード1上で反射され、検出器60における検出部70,71,72のうち、対応するものにより検出され、受光量に対応した電流信号となってそれぞれから出力される。

0067

図3の検出部70における第1検出部70aおよび第2検出部70bの出力は電流信号を電圧信号に変換するI‐V変換回路44,45で電流‐電圧変換され、減算回路42により差がとられ、フォーカスエラー信号49となる。さらにフォーカスエラー信号49はA/D変換回路39によりディジタル値に変換され、CPU31に入力される。

0068

同様に、図3の検出部71,72の出力はI‐V変換回路46,47で電流‐電圧変換され、減算回路43により差がとられ、トラックエラー信号50となる。さらにトラックエラー信号50はA/D変換回路40によりディジタル値に変換され、CPU31に入力される。

0069

CPU31ではこれらエラー信号のディジタル値を用いて、フォーカス用の制御値およびトラック用の制御値を求め、D/A変換回路32,33のうちの対応するものに出力する。

0070

CPU31から出力されたフォーカス用の制御値を受けたD/A変換回路32はこれをアナログ値に変換し、フォーカス駆動回路35によりドライブ信号化して対物レンズフォーカス方向駆動装置62に与える。対物レンズフォーカス方向駆動装置62はこのドライブ信号に対応して駆動され、レンズ57を光カード1に対して進退移動調整して、ビームのフォーカス調整をし、常に合焦状態に保つ。

0071

同様に、CPU31から出力されたトラック用の制御値を受けたD/A変換回路33によりアナログ値に変換し、トラック駆動回路36によりドライブ信号化して対物レンズトラック方向駆動装置63に与える。対物レンズトラック方向駆動装置63はこのドライブ信号に対応して駆動され、レンズ57を光カード1の横断方向に微調整移動して、2つの副ビームがそれぞれガイドトラック20の位置にかかるようにする。これにより、トラックの中央位置に主ビームが来るように制御される。

0072

本発明ではビームの発光と検出は離散的であるが、ディジタルサーボ系を用いていて、しかも、発光レートサンプリングレートは制御に支障のない頻度であり、また、ディジタルサーボ系ではCPU31からの制御値がこれも離散的に出力されるが、つぎの制御値が出力されるまではD/A変換回路がホールドして制御信号が途絶えないようにしていることから、離散的制御であってもサーボ系は正常に動作することになる。そして、上述のサンプリングに支障のないような点滅レートとなるように、スイッチ38のオンオフを制御したことで、待機状態時および光カード1の導入領域でのLD54発光を点滅発光とすることができる。

0073

検出器61により検出されたLD54の出力光量の検出信号はI‐V変換回路48で電流‐電圧変換され、LDモニタ出力信号51となる。さらにLDモニタ出力信号51はA/D変換回路41によりディジタル値に変換され、CPU31に入力される。

0074

そして、CPU31ではこれを元に、待機状態時での規定値になるような制御値を発生し、これはD/A変換回路34によりアナログ値に変換され、LD駆動回路37を介し、更に、スイッチ38を介して、LD54に与えられ規定光量で発光するように制御されることになる。そして、スイッチ38のオン/オフはCPU31から出力される光源オン/オフ信号53によりコントロールされ、光源オン/オフ信号53がオフの時は、LD54の発光は中止されるので、LD54は点滅を続け、この点滅光発光タイミングでのビームをサンプリングすることで、上述のフォーカス制御、トラック制御が継続される。

0075

従って、光カード1の導入領域4a,4bにおいて、導入領域4a,4bに延長されているガイドトラック20を利用して、トラックから外れないように制御を続けることができ、また、フォーカス制御されているので、光カード1を記録再生のために搬送開始して、ID領域部2a,2b、記録領域部3が光ヘッドのビーム照射位置に移動してきた際も、データの記録や再生がただちに開始できるようになる。

0076

次に図5乃至図8に示すフローチャートに従ってCPU31の動作を説明する。各種、制御の処理はCPU31によって定期的に行われる。例えば、一定時間(20〜50μsec)毎に発生させる割込処理タイマによるタイミング制御などによって図5の処理がその都度、行われる。このように図5の処理の実行間隔は20〜50μsec毎であるが、この間隔での繰り返しとするのは、サーボ帯域が1kHz程度であるので、精度および安全性を確保するためには、それより少なくとも1桁以上のサンプリングレートが必要であることによる。

0077

図5に示すように、上記時間毎実行指令を発生させて処理の実行を開始し、まず、スイッチ38を閉じてLD54を点灯させる(S1)。そして、所定の時間ディレイさせた後(S2)、LD54のAPC処理(光源の光量制御)を行い(S3)、フォーカスサーボ処理、トラックサーボ処理を行った後(S4,S5)、スイッチ38を開いてLD54を消灯させる(S6)。LD54の点灯/消灯は光源オン/オフ信号53によりコントロールされる。

0078

また、LD点灯後に一定時間のディレイを設けたのは、LD点灯後に出力が安定するまでの時間を考慮したもので、点灯後すぐに出力が安定になる構成であれば、省略可能である。これにより、一定時間毎にLDを発光させ、その間にフォーカス制御値、トラック制御値、LDの光量制御値を得てこれらフォーカス、トラック、光量の制御を実施することができる。

0079

つぎに図6にステップS3での処理であるLD54のAPC処理のフローを示す。APC処理(光源の光量制御)ではLD54の出力光量を検出する検出器61から出力をA/D変換回路41を介して変換して用いるが、ここでは検出器61から出力されるLDモニタ出力信号51のA/D変換値をPとして取り込み(S31)、予め設定されているLD発光出力の目標値をRとおいて(S32)、CPU31では(P−R)の絶対値を計算する(S33)。

0080

そして、その計算結果が予め設定されている誤差Gより大きいか否かを調べ(S34)、誤差Gより小さい時は処理を終了する。また、(P−R)の絶対値が誤差Gより大きく、P(入力値)がR(目標値)より小さい時はLD駆動用のD/A回路34の出力に1を加え(S34,S35)、P(入力値)がR(目標値)より大きい時はLD駆動用のD/A34の出力から1を減じて(S34,S36)、処理を終了する。

0081

以上の処理を繰り返すことで、LD54の出力は目標値Rに対して、常に誤差G以内に保たれる。図7にステップS4での処理であるフォーカスサーボ処理のフローを示す。フォーカスサーボ処理では、フォーカスエラー信号49のA/D変換値をFEとして取り込み(S41)、また、FEから、予め設定されているフォーカスサーボの目標値FEr を減じた結果を制御値FEd として求める(S42)。通常は制御値FEr はA/D回路の精度(ビット幅)の中央値に設定される。例えば8ビットのA/D回路では128と云う具合である。

0082

つぎに制御値FEd に対して様々な演算処理を施し(S43)、サーボ系に必要な補償処理等を行い、演算結果をフォーカス駆動用D/A回路32に出力して処理を終了する(S44)。

0083

以上の処理を繰り返すことで、フォーカスエラー信号は、ほぼ目標値FEr 近傍に保たれ、LD54から出射されて光カード1上に結ばれるビーム64,65,66は合焦状態に保たれる。

0084

図8にステップS5での処理であるトラックサーボ処理のフローを示す。トラックサーボ処理は、トラックエラー信号50のA/D変換値をTEとして取り込む(S51)。CPU31はトラックエラー信号変換値TEから予め設定されているトラックサーボの目標値TEr を減算し、その結果を制御値TEd として得る(S52)。通常は目標値TEr はA/Dの精度(ビット幅)の中央値に設定される。例えば8ビットのA/D変換回路では128と云った具合である。

0085

CPU31は制御値TEd に対して様々な演算処理を施し(S53)、サーボ系に必要な補償処理等を行って、実制御値を得、これをトラック駆動用D/Aの33に出力し、処理を終了する(S54)。

0086

以上の処理を繰り返すことで、トラックエラー信号は、ほぼ目標値FEr 近傍に保たれ、LD54から出射されたビーム64は、光カード1上で、そのトラック21の中央に来るように制御される。

0087

図9は上記処理を行った時の各種信号波形を示したものであり、図10はそのA部を拡大し、さらに処理の内容も合わせて示したものである。図9に示すように,割込処理は定期的に行われ、光源オン/オフ信号53がアクティブの時のみ、LDモニタ出力信号51、フォーカスエラー信号49、トラックエラー信号50は変化する。

0088

図10に示すように,LD54が発光している間に、各種処理が行われる。図中、矢印は各種処理で必要とされる入力信号を示している。今まで、説明してきたLD54の断続的な発光は図21に示したカード移動の矢印Bの区間(停止時も含む)で行われ、情報の記録/再生を行う期間においては連続発光とする。そして、一般的に高速なCPU(またはDSP;ディジタルシグナルプロセッサ)を使用すれば、LDのAPC処理、フォーカスサーボ処理、トラックサーボ処理は10μsec程度で終了することから、図5の処理の実行周期をたとえば40μsecと仮定すれば、実際にLDが発光している期間は、常に発光させている時に比べて1/4程度となる。

0089

カード移動の停止時にビーム照射位置に誤信号が書き込まれてしまう現象は、単位時間あたりにおける照射エネルギーによって決まるので、上記例では、連続発光状態において書き込みが発生することのない出力光量の上限値をPsとすると、その4倍すなわち、4(Ps)までの出力光量の発光が可能となり、このように出力光量を大きくできるようにしたことにより、検出レベルが大きくなるから、誤差や雑音成分の少ない良質なフォーカスエラー信号/トラックエラー信号を得ることができる。

0090

また、ディジタルサーボとなるので、ビームが点滅発光となっても、フォーカスサーボ、トラックサーボは常に制御状態にあることになり、アナログサーボの場合のビーム停止時のように、サーボ制御停止状態となることはないから、情報の記録または再生の指示があった場合、直ちに情報の記録または再生が行える。

0091

(第2実施例)この実施例は、マルチトラックリード方式でLDの寿命を低下させることなく、再生用LDの光量を大きくできるようにするものである。

0092

光カード記録再生装置においては、挿入された光カードを往復移動させ、情報の記録再生を行うようにしているため、再生スピードがあまり高速で無い。このため、再生時に一度に複数のトラックをリードすることで(以下、マルチトラックリードと呼ぶ)再生スピードを高速化することが考えられてきた。この場合、再生用のビームは複数トラック読取り対象とすることから、ビームスポット径は大きいから、単位面積あたりのエネルギ密度は低くなり、待機状態時での定点劣化の心配は少ない。しかし、反面、LDの劣化やコストアップの問題が生じる。これはつぎのような点に起因する。

0093

マルチトラックリード可能な光学的記録媒体の情報記録再生装置では、例えば、記録用光ビームを発生する光源と再生用光ビームを発生する光源を独立に持たせている。

0094

図11はこの種の光学的記録媒体の情報記録再生装置に組み込まれる光ヘッドの光学系を示している。図中1は光カード、4は記録用LD、5はコリメートレンズ、6は整形プリズム、7は円形絞り、8は偏光ビームスプリッタ、9は対物レンズ、10は再生用LD、11はコリメートレンズ、12は反射ミラー、13は集光レンズ、14はハーフミラー、15はフォーカス用光検出器、16はトラック用光検出器、17は記録用LDモニタ用検出器、18は再生用LDモニタ用検出器、19は対物レンズフォーカス方向駆動装置、52は対物レンズトラック方向駆動装置、73はシリンドリカルレンズである。

0095

記録用LD4は光カード1にデータピット22を記録するためのビームを発生する光源であり、再生用LD10は光カード1の記録情報読取りと、フォーカス制御やトラック制御に用いるビームを発生する光源である。

0096

再生用LDモニタ用検出器18は再生用LD10の発光量をモニタするするための検出器であり、受光光量に対応した電流値を検出信号として出力する。また、検出器15および16も受光量に対応した電流値を検出信号として出力する。

0097

再生用LD10、コリメートレンズ11、シリンドリカルレンズ73、偏光ビームスプリッタ8、対物レンズ9はこの順に直列に配され、対物レンズ9は光カード1に対向する。コリメートレンズ11は再生用LD10の出力ビームをコリメートし、シリンドリカルレンズ73はこのコリメートされたビームを横長に変形して偏光ビームスプリッタ8より対物レンズ9に入射させるものである。

0098

また、反射ミラー12は偏光ビームスプリッタ8を介して受けた再生用ビームの光カード1面からの反射光を、反射して方向を変えるためのものであり、集光レンズ13はこの反射ミラー12にて反射された光を収束するものであり、ハーフミラー14はこの収束された光を一部透過させ、一部反射させて分岐させるためのものであり、フォーカス用光検出器15はこの分岐された一方の光を検出してフォーカス状態を反映した信号を得るためのものである。

0099

また、トラック用光検出器16はハーフミラー14を透過した光を検出してトラックに対する位置関係の状態を反映した信号を得るためのものである。また、記録用LD4、コリメートレンズ5、整形プリズム6はこの順に直列に配され、整形プリズム6は絞り7を介して偏光ビームスプリッタ8に対向配置してある。

0100

コリメートレンズ5は記録用LD4で発生した記録用光ビームをコリメートするためのものであり、整形プリズム6はこのコリメートされた記録用光ビームの形状を成形するためのものであり、絞り7はこの成形されたビームを円形に絞るためのものである。絞り7により絞られたビームは、偏光ビームスプリッタ8をに入射され、対物レンズ9方向に反射されて対物レンズ9により集光され、光カード1上に焦点を結ぶ。

0101

対物レンズ9は光軸方向および光学ヘッドのシーク方向に移動可能に保持されており、対物レンズフォーカス方向駆動装置19は制御装置30Aからの制御出力により駆動して対物レンズ9を光軸方向に駆動移動し、フォーカス点を調整するものである。また、対物レンズトラック方向駆動装置52は制御装置30Aからの制御出力により駆動して対物レンズ9を光ヘッドのシーク方向に駆動移動し、トラックの中央位置にビームが来るように調整するものである。

0102

制御装置30Aは、検出器15の検出出力をもとに、光カード1上のビームについて、その合焦位置からのずれを示すフォーカスエラー信号を求めて、これを対物レンズフォーカス方向駆動装置19に与える他、トラック用検出器16の検出出力をもとに、光カード1上のビームについて、そのカード上のトラックの中央からのずれを示すトラックエラー信号を求めてこれを対物レンズトラック方向駆動装置52に与える機能を有する。

0103

また、制御装置30Aには光カード1が待機位置に待機している状態の時、および光カード1が書込み/読出しのために搬送状態になり、上述の変速領域Bにある間、間欠的な発光となるようにLD10の発光制御をし、定速領域Aにあるときは連続発光となるようにLD10の発光制御をする構成としてある。

0104

すなわち、図21に示す光カード1のID領域部2a,2bおよびデータ記録領域部3が光ヘッドのシーク領域を通過する間は連続発光状態とし、その他の領域がシーク領域にあるときは間欠発光となるように制御する。但し、光カード1を排出する段階では発光を停止するように制御するものとする。

0105

このような構成において、記録用LD4で発生した記録用光ビームはコリメートレンズ5でほぼ楕円形平行ビームとなる。前記平行ビームは整形プリズム6において楕円長軸方向のみが縮小されてほぼ円形に整形され、さらに円形の絞り7によって記録用光ビームのスポットサイズが所定の値になるように平行ビーム径が絞られる。

0106

この円形ビームはLDの性質によりほぼS偏光成分より成り、偏光ビームスプリッタ8の反射面で殆ど反射されて対物レンズ9の光軸上に入射する。この光は対物レンズ9により光カード1上に集光されて、図22(b)に示すように円形の光スポット24となる。この光スポットにより局所的にエネルギ密度が高められ、光カード1の記録層に熱的不可逆変化を生じさせてピット22を形成する。

0107

前記光カード1はトラックガイド20に沿う方向に移動しており、記録すべき情報で変調されたパルスがLD4に与えられてパルス発光するとき、光カード1上にはピット22が次々に生成されて、情報記録トラック21上にはピット列として情報が記録される。

0108

一方、再生用光ビームは、再生用LD10を光源とし、コリメートレンズ11でコリメートされることによりほぼ平行光となった後、シリンドリカルレンズ73により一方向に引き延ばされ、さらに偏光ビームスプリッタ8でP偏光成分のみが透過され、対物レンズ9に対して光軸より偏心した位置に入射して、光カード1上に長円のビームスポットとして結像する。

0109

図12に符号23で示すものが当該長円のビームスポットの光像であり、光カード1上に結像された再生用LDのビームスポットである光像23と記録用LD4による光スポット24は図のような位置関係になるように光学系を構成してある。本装置では正常な状態ではこの図のような配置関係となるようにしてある。このような位置関係および光像23と光スポット24の必要な相対距離は、光学ヘッドの組立調整時に対物レンズ9への入射前の記録用光ビームの光軸と再生用光ビームの光軸との間に相対的に角度差を与えることで得ることができる。

0110

一方、光カード1上に結像された再生用LDの光像23は、光カード1上でトラックガイドとピットの有無により光量変調をかけられた状態で正反射され、その反射光は対物レンズ9を逆方向に通過して、ほぼ平行光の状態で偏光ビームスプリッタ8に導かれる。この反射光は正反射のため、ほぼP偏光を保持しており、偏光ビームスプリッタ8を殆ど透過して、さらに反射ミラー12を経て集光レンズ13に導かれる。

0111

この集光レンズ13で集光された光はハーフミラー14で分割され、分割されたそれぞれの光は光検出器16およびフォーカス用光検出器15の受光面に光カード1上の前記光像を拡大投影する。この光学系は再生用光ビームを対物レンズ9の光軸から偏心した位置に入射し、いわゆる軸はずし方式のフォーカス検出を行うものであり、フォーカス用光検出器15上にはフォーカスずれによる再生用光ビームスポットの像の移動を検出するように2分割の受光素子が配設されている。

0112

図14はフォーカス用光検出器15とこの光検出器15上に投影された光像との関係を示す。フォーカス用光検出器15は検出視野がそれぞれ光検出部15a,15bに2分割される。検出部15a,15b上に結像される再生用光ビームスポットの像29はフォーカスずれにより、図中の矢印の方向に移動することから、光検出部15a,15bの各出力の差を取ることでフォーカスエラー信号を得ることが可能となり、フォーカスエラー信号に基づき対物レンズ9を対物レンズフォーカス方向駆動装置19により、カードから近付けたり離したりするように駆動することで、常に合焦状態を保つフォーカシング制御が行われる。

0113

図13はトラック用光検出器16とこの光検出器16上に投影された光像との関係を示す。トラック用光検出器16は光カード1上の複数のトラック21のうち、5トラック分を同時に再生することができるものであり、各トラック対応に再生用受光素子28a〜28eが配置され、また、これら再生対象のトラックのうち、中間のトラックの1本のトラックガイド20を視野にするトラッキング用受光素子27a,27bが配設されている。そして、光カード1上で反射された再生用LD10の光像の拡大投影された像25は、これらの受光素子上の適正な位置に結像する。

0114

視野が2分割されたトラッキング用受光素子27a,27bは、正常な状態でその視野の境界が光カード1上のトラックガイド20の中央線に位置するようにしてあり、トラッキング用受光素子27a,27bの差を取ることで、トラックずれによるトラックガイドの像の位置変化を受光量の変化として検出し、トラックエラー信号を生成することができるようにしてある。

0115

トラックエラー信号に基づき対物レンズ9を対物レンズトラック方向駆動装置52により、トラック21と直行する方向に駆動することで、常に光検出器28a〜28eをトラック中央に保つトラッキング制御が行われる。

0116

また、再生時には再生用受光素子28a〜28eにより5本のトラックのピットの有無を光量変化により検出し、再生信号を出力する。また、記録用LD4からの出射光は、同時に記録用LDモニタ用検出器17にも入射され、この記録用LDモニタ用検出器17の出力を測定することで、LD4の発光出力がモニタできる。

0117

ここでは、一度に再生できるトラック本数を5本として説明するが、一般に一度に再生できるトラック本数は多ければ多い程、再生時間の短縮化が図られるが、再生できるトラック本数は、余り多くし過ぎると、再生用光ビームが広がるため、単位面積当たりの光量の低下による再生信号も劣化、光学的な各種収差の増大により再生信号も劣化、光学素子が大きくなることによる光学ヘッド自体の重量の増加、コストの増大等が発生し制限される。

0118

この他、制御装置30Aが設けられる。制御装置30Aは、フォーカス用光検出器15の検出出力をもとに、光カード1上のビームについて、その合焦位置からのずれを示すフォーカスエラー信号を求めて、これを対物レンズフォーカス方向駆動装置19に与える他、検出器16におけるトラッキング用受光素子27a,27bの検出出力をもとに、光カード1上のビームについて、そのカード上のトラックの中央からのずれを示すトラックエラー信号を求めてこれを対物レンズトラック方向駆動装置52に与える機能を有する。

0119

また、制御装置30Aには光カード1が待機位置に待機している状態の時、および光カード1が書込み/読出しのために搬送状態になり、上述の変速領域Bにある間、間欠的な発光となるようにLD10の発光制御をし、定速領域Aにあるときは連続発光となるようにLD10の発光制御をする構成としてある。

0120

すなわち、図21に示す光カード1のID領域部2a,2bおよびデータ記録領域部3が光ヘッドのシーク領域を通過する間は連続発光状態とし、その他の領域がシーク領域にあるときは間欠発光となるように制御する。但し、光カード1を排出する段階では発光を停止するように制御するものとする。

0121

制御装置30Aは、上述のトラックエラー信号を用いてトラック方向制御用の制御信号を発生して対物レンズトラック方向駆動装置52により、対物レンズ9をトラック21と直交する方向に駆動移動調整制御する構成としてあり、また、ビームを常に合焦状態を保つフォーカス制御を行うべく、フォーカスエラー信号に基づき、フォーカス方向制御用の制御信号を発生して対物レンズフォーカス方向駆動装置19に与え、対物レンズ9の光カード1に対する接離方向の制御を行うようにしてある。

0122

また、LD10からの出射光は、同時に検出器18にも入射され、検出器18の出力を測定することで、LD10の発光出力がモニタでき、制御装置30AではこのモニタによってLD10の発光出力を規定値に制御する。

0123

なお、ここでは本発明の要部である光ヘッド部分の構成についてのみ、触れることにするが、当然のことながら、光カード装置としては、光ヘッドを光カード搬送方向に対して横断する方向にシーク動作するための機構およびそのための制御手段や、光カードが挿入された場合に、これを検出して定位置に運び、記録指令や再生指令により記録再生制御に入った段階で光カードを所定の範囲内で反復搬送したり、データの記録再生のための必要な各種制御や処理をする機能が備わっている。

0124

発明に係わる部分を主体に説明する。上述の構成において、光カード装置に光カード1が挿入されると、制御装置30Aは光源であるLD10を一定時間間隔で点滅発光制御する。LD10から出射された光はコリメートレンズ11で平行光に整形され、シリンドリカルレンズ73により一方向に引き延ばされ、さらに偏光ビームスプリッタ8でP偏光成分のみが透過され、対物レンズ9に対して光軸より偏心した位置に入射して、光カード1上に長円のビームスポットとして結像する。

0125

図12に符号23で示すものが当該長円のビームスポットの光像であり、光カード1上に結像された光像23と記録用LD4による光スポット24は正常な状態では図のような位置関係になるように光学系を構成してある。

0126

一方、光カード1上に結像された再生用LDの光像23は、光カード1上でトラックガイドとピットの有無により光量変調をかけられた状態で正反射され、その反射光は対物レンズ9を逆方向に通過して、ほぼ平行光の状態で偏光ビームスプリッタ8に導かれる。この反射光は正反射のため、ほぼP偏光を保持しており、偏光ビームスプリッタ8を殆ど透過して、さらに反射ミラー12を経て集光レンズ13に導かれる。

0127

この集光レンズ13で集光された光はハーフミラー14で分割され、分割されたそれぞれの光はトラック用光検出器16およびフォーカス用光検出器15の受光面に光カード1上の前記光像を拡大投影される。この光学系は再生用光ビームを対物レンズ9の光軸から偏心した位置に入射し、いわゆる軸はずし方式のフォーカス検出を行うものであり、フォーカス用光検出器15上にはフォーカスずれによる再生用光ビームスポットの像の移動を検出するように2分割の受光素子が配設されている。

0128

フォーカス用光検出器15とこの光検出器15上に投影された光像との関係は図14に示すように、フォーカス用光検出器15は検出視野がそれぞれ光検出部15a,15bに2分割される。そしてこのように構成することで、検出部15a,15b上に結像される再生用光ビームスポットの像29はフォーカスずれにより、図中の矢印の方向に移動することから、光検出部15a,15bの各出力の差を取ることでフォーカスエラー信号を得ることが可能となり、フォーカスエラー信号に基づき対物レンズ9を対物レンズフォーカス方向駆動装置19により、カードから近付けたり離したりするように駆動することで、常に合焦状態を保つフォーカシング制御を行うことができる。

0129

また、トラック用光検出器16に結像された光像は図13に示すような関係になる。すなわち、トラック用光検出器16は光カード1上の複数のトラック21のうち、5トラック分を同時に再生することができるよう、各トラック対応に再生用受光素子28a〜28eが配置され、また、これら再生対象のトラックのうち、中間のトラックの1本のトラックガイド20を視野にするトラッキング用受光素子27a,27bが配設されている。そして、光カード1上で反射された再生用LD10の光像の拡大投影された像25は、これらの受光素子上の適正な位置に結像する。従って、再生用受光素子28a〜28eでは、それぞれ対応する各トラックのピット情報に対応した検出信号を得ることができ、各トラックでの記録情報を再生することができる。

0130

また、トラック用光検出器16には視野が2分割されたトラッキング用受光素子27a,27bがあり、これらは正常な状態でその視野の境界が光カード1上のトラックガイド20の中央線に位置するようにしてあり、トラックガイド20で反射された光像がトラッキング用受光素子27a,27bに入射され、これらからは入射光量対応の検出出力が得られる。従って、これを制御装置30Aに与えてトラッキング用受光素子27a,27bの検出出力の差をとることで、トラックガイド20の像の位置変化を受光量の差として得て、これよりトラックエラー信号を生成する。

0131

制御装置30Aはトラックエラー信号に基づき対物レンズ9を対物レンズトラック方向駆動装置52により、トラック21と直行する方向に駆動することで、常に再生用受光素子28a〜28eをトラック中央に保つトラッキング制御を行う。また、再生時には再生用受光素子28a〜28eにより5本のトラックのピットの有無を光量変化により検出し、再生信号を出力する。

0132

また、再生用LD10からの出射光は、同時に再生用LDモニタ用検出器18にも入射され、この再生用LDモニタ用検出器18の出力を測定して制御装置30Aに与えることで、LD10の発光出力をモニタしつつ、制御装置30Aは所定の出力レベルとなるようにLD10の発光制御をする。

0133

また、一方、記録指令が与えられたときには、制御装置30Aは記録データに対応した出力を記録信号を発生して、記録用LD4に与える。記録用LD4で発生した記録用光ビームはコリメートレンズ5でほぼ楕円形の平行ビームとなる。前記平行ビームは整形プリズム6において楕円の長軸方向のみが縮小されてほぼ円形に整形され、さらに円形の絞り7によって記録用光ビームのスポットサイズが所定の値になるように平行ビーム径が絞られる。

0134

この円形ビームはLDの性質によりほぼS偏光成分より成り、偏光ビームスプリッタ8の反射面で殆ど反射されて対物レンズ9の光軸上に入射する。この光は対物レンズ9により光カード1上に集光されて、図22(b)に示すように円形の光スポット24となる。この光スポットにより局所的にエネルギ密度が高められ、光カード1の記録層に熱的不可逆変化を生じさせてピット22を形成する。

0135

前記光カード1はトラックガイド20に沿う方向に移動しており、記録すべき情報で変調されたパルスがLD4に与えられてパルス発光するとき、光カード1上にはピット22が次々に生成されて、情報記録トラック21上にはピット列として情報が記録される。

0136

また、このとき記録用LD4からの出射光は、同時に記録用LDモニタ用検出器17にも入射され、この記録用LDモニタ用検出器17の出力を測定して制御装置30Aに与えることで、LD4の発光出力がモニタしつつ、制御装置30Aは所定の出力レベルとなるようにLD4の発光制御をする。

0137

このような制御を実施することで、フォーカス制御、トラック制御、光量制御を行って合焦およびトラック位置を適性に保つように、制御することができ、また、データの書き込みや読出しが実施できる。

0138

ところで、上述したような光ヘッドを用いた複数のトラックの同時再生が可能な光学系においては、再生用光ビームを広げることで複数のトラックを照射しなければならず、このため、一般の1トラックの再生を行う光学系に対して、再生用光ビームの単位面積当たりの光量は、およそ100分の1程度になってしまう。

0139

そこで、本実施例では通常は再生用光ビームの光源である再生用LD10の出力を可能な限り大きくすることで、単位面積当たりの光量の低下を防いでいる。一般的には、再生用LD10の出力は10〜40mW程度の光量で発光させるため、再生用LD10にも記録用LD17と同じような、大出力のLDが必要となる。

0140

ところが、記録用LD17は情報記録時にのみ、使用されるものであり、その際には大出力発光させるが、ほとんどの期間は発光していないので問題ないが、再生用LD10はフォーカスサーボ、トラックサーボにも使用するため、常時、大出力で発光させ続けなけれならない。しかも、LDを定格一杯の大出力で発光させる場合、発光時間が長ければ長いほど、LDの温度上昇も大きくなり、劣化が進み、寿命が短くなることが知られている。

0141

従って、連続発光でLDを使用する場合、LDの寿命を考慮すると、LDに規定されている最大定格で発光はさせず、マージンをみて50〜70%程度の出力で発光させることになる。

0142

このように、再生用LD10はその寿命を考慮すると、さほど出力を大きくすることができず、出力を抑える結果として、再生信号、フォーカスエラー信号、トラックエラー信号の劣化につながって、再生やフォーカスサーボ、トラックサーボに不安定さを招く。それを避けるには、さらに大出力のLDを使用しなければならず、コストアップに繋がる。

0143

ここでは、以下のようにすることにより、再生用LD10においても、寿命に影響を与えずに最大定格に近い出力で発光させることを可能にしている。第1実施例でも述べたように、近年においては、制御回路の省スペース、高機能化の要求から、従来アナログで処理していたフォーカスサーボ/トラックサーボの制御系をCPUあるいはDSP(ディジタル・シグナル・プロセッサ)を用いた、ディジタルサーボに置き換えることが一般的になってきており、このディジタルサーボではアナログとディジタルの変換をするために、検出信号をサンプリングし、これに基づいて制御信号を発生して制御に利用する。そのため、検出出力はサンプリングレートに一致すれば、離散的に得られる構成で済み、従って、再生用LD10の発光は上記レートに同期した点滅発光で良い。そして、この点滅発光により、光量を増大しても発光時間は連続発光の場合よりも確実に少なくなるので、寿命をその分、延命することができる。本実施例ではこのことを利用している。

0144

図15はディジタルサーボ系の制御回路構成の一例を示したものであり、フォーカスサーボ/トラックサーボ/再生用LD光源点灯制御や光量制御を行うものであって制御装置3Aに内蔵する。

0145

図において、31AはCPU(マイクロプロセッサ)、44乃至48はI‐V変換回路であり、電流信号を電圧信号に変換するものである。42および43は減算回路、39乃至41はA/D変換回路、32乃至34はD/A変換回路、35はフォーカス駆動回路、36はトラック駆動回路、37はLD駆動回路、38はスイッチである。

0146

I‐V変換回路44はフォーカス用光検出器15の光検出部15aの検出信号を電圧信号に変換するものであり、I‐V変換回路45はフォーカス用光検出器15の光検出部15bの検出信号を電圧信号に変換するものであり、減算回路42はこれらI‐V変換回路44,45の差出力を得るものである。また、A/D変換回路39は減算回路42の出力49をディジタル値に変換してCPU31に与えるものである。

0147

また、I‐V変換回路46はトラック用光検出器16におけるトラッキング用受光素子27aの検出信号を電圧信号に変換するものであり、I‐V変換回路47はトラック用光検出器16におけるトラッキング用受光素子27bの検出信号を電圧信号に変換するものであり、減算回路43はこれらI‐V変換回路46,47の差出力を得るものである。また、A/D変換回路40は減算回路43の出力50をディジタル値に変換してCPU31Aに与えるものである。

0148

また、I‐V変換回路48はLD10の発光出力を検出する再生用LDモニタ用検出器18の検出信号を電圧信号に変換するものであり、A/D変換回路41はI‐V変換回路48の出力51をディジタル値に変換してCPU31Aに与えるものである。

0149

また、D/A変換回路32は、CPU31Aの出力するフォーカス用の制御データ値をアナログの制御信号に変換してフォーカス駆動回路35に与えるものであり、フォーカス駆動回路35はこのアナログの制御信号を受けてそのレベル対応のドライブ信号を出力し、対物レンズフォーカス方向駆動装置19に与えるものである。

0150

D/A変換回路33は、CPU31Aの出力するトラック用の制御データ値をアナログの制御信号に変換してトラック駆動回路36に与えるものであり、トラック駆動回路36はこのアナログの制御信号を受けてそのレベル対応のドライブ信号を出力し、対物レンズトラック方向駆動装置52に与えるものである。

0151

D/A変換回路34はCPU31Aの出力するLD発光制御値をアナログ信号に変換してLD駆動回路37に与えるものであり、LD駆動回路37はこのLD発光制御値のアナログ信号値に対応したドライブ出力を発生して再生用LD10に与えるものであり、スイッチ38はこのドライブ出力をオン/オフするためのスイッチであって、CPU31により駆動制御される。

0152

CPU31A上記A/D変換回路39〜41からのデータを受けてトラック用の制御信号、フォーカス用の制御信号値を求め、D/A変換回路32,33のうちの対応するものに出力したり、A/D変換回路41のデータを受けて再生用LD10の出射光量の制御をしたり、光カード1の搬送制御系より得られる搬送速度信号を受けて、これよりビームの光カード1上での位置を知り、光カード1上における導入領域4a,4b位置ではLD54を点滅させるように、また、ID領域部2a,2bおよび記録領域部3にビームがあるときは連続発光となるように、スイッチ38の制御を行うようにしたりする機能を持たせてある。また、光カード1が光カード記録再生装置に挿入されていないときや排出される時には再生用LD10を消灯するようにスイッチ38を制御する機能を有している。

0153

このような構成において、光カード1が光カード記録再生装置に挿入されると、その挿入を検出する検出手段の検知出力によってCPU31Aはスイッチ38を間欠的に開閉操作すべく制御指令を発生し、スイッチ38を開閉する。これによって、再生用LD10はLD駆動回路37からのドライブ出力を間欠的に受けることができるようなる。光カード記録再生装置に挿入された光カード1は、図示しない搬送系により、光ヘッドのシーク領域に導入領域の先端側As部分が来るように搬送され、その位置に到達した時点で送りを停止される。

0154

CPU31Aは再生用LD10の光量検出値を再生用LDモニタ出力用の検出器18よりA/D変換回路41を介して得ており、これを元に、待機状態時での所要の発光レベルとなるようなLD発光制御値を演算により求めてこれをD/A変換回路34に与える。D/A変換回路34はCPU31Aの出力するLD発光制御値をアナログ信号に変換してLD駆動回路37に与えるから、LD駆動回路37はこのLD発光制御値のアナログ信号値に対応したドライブ出力を発生して再生用LD10に与え、この結果、再生用LD10は待機状態時での所要の発光レベルとなるような光量で発光されることになる。このとき、スイッチ38は所定間隔でオンオフされるので、再生用LD10は点滅状態で発光することになる。

0155

この発光により、ビームが光カード1上に結ばれるが、図14で説明したように当該ビームはフォーカス用光検出器15は検出視野がそれぞれ光検出部15a,15bに2分割されており、検出部15a,15b上に結像される再生用光ビームスポットの像29はフォーカスずれにより、図中の矢印の方向に移動することから、光検出部15a,15bの各出力の差を取ることでフォーカスエラー信号を得ることができる。

0156

光検出部15a,15bの各出力は電流信号を電圧信号に変換するI‐V変換回路44,45で電流‐電圧変換され、減算回路42により差がとられ、フォーカスエラー信号49となる。さらにフォーカスエラー信号49はA/D変換回路39によりディジタル値に変換され、CPU31Aに入力される。

0157

同様に、トラック用光検出器16のトラッキング用受光素子27a,27bの出力はI‐V変換回路46,47で電流‐電圧変換され、減算回路43により差がとられ、トラックエラー信号50となる。さらにトラックエラー信号50はA/D変換回路40によりディジタル値に変換され、CPU31Aに入力される。

0158

CPU31Aではこれらエラー信号のディジタル値を用いて、フォーカス用の制御値およびトラック用の制御値を求め、D/A変換回路32,33のうちの対応するものに出力する。

0159

CPU31Aから出力されたフォーカス用の制御値を受けたD/A変換回路32はこれをアナログ値に変換し、フォーカス駆動回路35によりドライブ信号化して対物レンズフォーカス方向駆動装置19に与える。対物レンズフォーカス方向駆動装置19はこのドライブ信号に対応して駆動され、対物レンズ9を光カード1に対して進退移動調整して、ビームのフォーカス調整をし、常に合焦状態に保つ。

0160

同様に、CPU31Aから出力されたトラック用の制御値を受けたD/A変換回路33によりアナログ値に変換し、トラック駆動回路36によりドライブ信号化して対物レンズトラック方向駆動装置52に与える。対物レンズトラック方向駆動装置52はこのドライブ信号に対応して駆動され、対物レンズ9を光カード1の横断方向に微調整移動して、ガイドトラック20の光像がトラッキング用受光素子27a,27bに均等に入るようにする。これにより、トラックの中央位置にトラック用光検出器16の各再生用受光素子28a〜28eの検出視野が来るように制御される。

0161

本発明ではビームの発光と検出は離散的であるが、ディジタルサーボ系を用いていて、しかも、発光レートとサンプリングレートは制御に支障のない頻度であり、また、ディジタルサーボ系ではCPU31Aからの制御値がこれも離散的に出力されるが、つぎの制御値が出力されるまではD/A変換回路がホールドして制御信号が途絶えないようにしていることから、離散的制御であってもサーボ系は正常に動作することになる。そして、上述のサンプリングに支障のないような点滅レートとなるように、スイッチ38のオンオフを制御したことで、待機状態時および光カード1の導入領域でのLD54発光を点滅発光とすることができる。

0162

検出器18により検出された再生用LD10の出力光量の検出信号は、I‐V変換回路48で電流‐電圧変換され、LDモニタ出力信号51となる。さらにLDモニタ出力信号51はA/D変換回路41によりディジタル値に変換され、CPU31Aに入力される。

0163

そして、CPU31Aではこれを元に、定格出力光量か、またはそれに近い規定値になるような制御値を発生し、これはD/A変換回路34によりアナログ値に変換され、LD駆動回路37を介し、更に、スイッチ38を介して再生用LD10に与えられ、当該LD10は規定光量で発光するように制御されることになる。

0164

そして、スイッチ38のオン/オフはCPU31Aから出力される光源オン/オフ信号53によりコントロールされ、光源オン/オフ信号53がオフの時は、再生用LD10の発光は中止されるので、再生用LD10は点滅を続け、この点滅光の発光タイミングでのビームをサンプリングすることで、上述のフォーカス制御、トラック制御が継続される。従って、光カード1の導入領域4a,4bにおいて、導入領域4a,4bに延長されているガイドトラック20を利用して、トラックから外れないように制御を続けることができ、また、フォーカス制御されているので、光カード1を記録再生のために搬送開始して、ID領域部2a,2b、記録領域部3が光ヘッドのビーム照射位置に移動してきた際も、データの記録や再生がただちに開始できるようになる。

0165

なお、上記CPU31Aの動作は図5乃至図8で説明したフローチャートと同様で良く、一定時間(20〜50μsec)毎に上述したフローチャートに従って制御することで、CPU31Aは上述の各種、制御の処理(再生用LDの点灯、再生用LDのAPC処理(光源の光量制御)、フォーカスサーボ処理、トラックサーボ処理を行った後、再生用LD10を消灯させる)を行う。

0166

以上により、待機状態にあるとき、あるいは光カードの導入領域に光ビームがある状態にあっても、マルチトラックリード方式で再生用LDの実発光時間を短縮し、定格出力か、定格出力に近い発光出力を維持しつつも再生用LDの寿命を低下させることなく、再生用LDの光量を大きくできるようにすることができる。そして、これにより、再生用LDに大出力のLDを用いずとも、安定してフォーカスサーボ、トラックサーボを実施できるようになる。

0167

また、点滅発光時においてもフォーカスサーボ、トラックサーボは常に制御状態にあるので、情報の記録または再生の指示があった場合、直ちに、情報の記録または再生が行える。

0168

つぎに、フォーカスサーボ/トラックサーボ系では、制御に用いる素子温度変化経年変化によるオフセットの問題が生じるが、このオフセットの保障を行うことができるようにした実施例を第3実施例として説明する。

0169

(第3実施例)この実施例はオフセットによるフォーカスサーボ/トラックサーボの誤差を解消することにある。上述した各実施例におけるディジタルサーボでは、フォーカスエラー信号及びトラックエラー信号は、光検出器の出力を電流電圧変換増幅することで生成している。

0170

この時、電流‐電圧変換及び増幅の誤差の過程電気回路にオフセットが発生し、結果としてフォーカスサーボ、トラックサーボの誤差となってしまう。オフセットは、個々の電気素子のばらつきにより発生する、初期的なオフセットと、主として温度による影響で発生する変動的なオフセットに分類される。

0171

初期的なオフセット、変動的なオフセットの双方とも、電気回路の増幅率が大きければ大きいほど、大きな値となる。そして、第2実施例に示したマルチトラックリード可能な光学系では、光検出器に入力される光量が小さくなるため、増幅率を上げなければならなくなることで、オフセット対策は重要である。

0172

従来のマルチトラックリード方式の装置では初期的なオフセットは回路製造後の調整時に可変抵抗等による出力信号バイアス調整電源を用いてこの調整電源出力分を出力信号に加えてレベル調整することで、取り除いていた。しかし、変動的なオフセット(動的オフセット)は取り除くことはできなかった。

0173

本発明ではつぎのようにしてこれを解決している。図16はオフセット対策を施した本発明の制御装置310の要部構成であり、基本構成図15で説明した第2実施例の制御装置31Aと同じであるので、同一物には同一符号のみを付してその説明は省略し、異なる部分のみ説明する。

0174

図16に示すように、本発明では図15の回路と基本的に同じであり、従来のように可変抵抗器による出力バイアス付加用の調整電源等は一切、用いない。本実施例ではCPU310にはCPU31Aと同様に再生用LD10点滅制御、フォーカスサーボ/トラックサーボ/光源の光量制御を行う機能を持たせる他、再生用LD10の消灯時に得られるA/D変換回路39,40の出力値対応にFEr およびTEr を更新して次回の処理に用いることで、CPU310内での処理によりオフセット補償を加える構成としてある。

0175

このような構成において、図14の検出部15a,15bの出力はI‐V変換回路44,45で電流電圧変換され、減算回路42により差がとられ、フォーカスエラー信号49となる。そして、さらにフォーカスエラー信号49はA/D変換回路39によりディジタル値に変換されCPU310に入力される。

0176

同様に、図13検出素子27a,27bの出力はI−V変換回路46,47で電流電圧変換され、減算回路43により差がとられ、トラックエラー信号50となる。そして、さらにトラックエラー信号50はA/D変換回路40によりディジタル値に変換され、CPU310に入力される。従って、フォーカスエラー信号49およびトラックエラー信号50は最初の段階では初期的なオフセットが乗ったままの信号としてCPU310に入力される。

0177

図11の再生用LDモニタ出力用の検出器18の出力はI‐V変換回路48で電流電圧変換され、LDモニタ出力信号51となる。さらにLDモニタ出力信号51はA/D変換回路41によりディジタル値に変換されCPU310に入力される。

0178

一方、CPU310から出力されたディジタル値はD/A変換回路32によりアナログ値に変換されフォーカス駆動回路35を介して、対物レンズフォーカス方向駆動装置19に与えられる。同様に、CPU310から出力されたディジタル値はD/A変換回路33によりアナログ値に変換され、トラック駆動回路36を介して、対物レンズトラック方向駆動装置52に与えられる。

0179

CPU310から出力されたディジタル値はD/A変換回路34によりアナログ値に変換され、LD駆動回路37を介し、更に、スイッチ38を介して、再生用LD10に与えられる。スイッチ38のオン/オフはCPU31から出力される光源オン/オフ信号53によりコントロールされ、光源オン/オフ信号53がオフの時、再生用LD10の発光は中止される。

0180

光源は定期的に一定期間オンされ、その間にAPC処理、フォーカスサーボ処理、トラックサーボ処理が行われることは第1実施例、第2実施例と同様である。第3実施例では、光源消灯制御の後に、オフセット補正処理のためのデータ更新処理を加えた。

0181

その詳細を図17図18で説明する。各種、制御の処理はCPU310によって定期的に行われる。例えば、一定時間(20〜50μsec)毎に発生させる割込処理やタイマによるタイミング制御などによって図17の処理がその都度、行われる。このように図17の処理の実行間隔は20〜50μsec毎であるが、この間隔での繰り返しとするのは、サーボ帯域が1kHz程度であるので、精度および安全性を確保するためには、それより少なくとも1桁以上のサンプリングレートが必要であることによる。

0182

図17に示すように、上記時間毎に実行指令を発生させて処理の実行を開始し、まず、スイッチ38を閉じて再生用LD10を点灯させる(S1)。そして、所定の時間ディレイさせた後(S2)、再生用LD10のAPC処理(光源の光量制御)を行い(S3)、フォーカスサーボ処理、トラックサーボ処理を行った後(S4,S5)、スイッチ38を開いて再生用LD10を消灯させる(S6)。LD54の点灯/消灯は光源オン/オフ信号53によりコントロールされる。

0183

また、LD点灯後に一定時間のディレイを設けたのは、LD点灯後に出力が安定するまでの時間を考慮したもので、点灯後すぐに出力が安定になる構成であれば、省略可能である。

0184

ステップS6において、再生用LD10を消灯されるとつぎにオフセット補正処理S7を実施し、この図17のフローチャートの処理を抜ける。これにより、一定時間毎にLDを発光させ、その間にフォーカス制御値、トラック制御値、LDの光量制御値を得てこれらフォーカス、トラック、光量の制御を実施することができる。

0185

以上の処理のうち、ステップS3での処理である再生用LD10のAPC処理(光源の光量制御)は基本的に図6のフローと変わりはなく、LD54の出力光量を検出する検出器61の代わりに再生用LD10の出力を検出する検出器18の出力をA/D変換回路41を介して変換して用いる用にした点のみが異なる。そして、ここでは検出器18から出力されるLDモニタ出力信号51のA/D変換値をPとして取り込み(S31)、予め設定されているLD発光出力の目標値をRとおいて(S32)、CPU310では(P−R)の絶対値を計算する(S33)。

0186

そして、その計算結果が予め設定されている誤差Gより大きいか否かを調べ(S34)、誤差Gより小さい時は処理を終了する。また、(P−R)の絶対値が誤差Gより大きく、P(入力値)がR(目標値)より小さい時はLD駆動用のD/A回路34の出力に1を加え(S34,S35)、P(入力値)がR(目標値)より大きい時はLD駆動用のD/A34の出力から1を減じて(S34,S36)、処理を終了する。

0187

以上の処理を繰り返すことで、再生用LD10の出力は目標値Rに対して、常に誤差G以内に保たれる。また、ステップS4での処理であるフォーカスサーボ処理も図7に示すフローと変わりはない。すなわち、図7に示すようにフォーカスエラー信号49のA/D変換値をFEとして取り込み(S41)、また、FEから、予め設定されているフォーカスサーボの目標値FEr を減じた結果を制御値FEd として求める(S42)。通常は制御値FEr はA/D回路の精度(ビット幅)の中央値に設定される。例えば8ビットのA/D回路では128と云う具合である。

0188

つぎに制御値FEd に対して様々な演算処理を施し(S43)、サーボ系に必要な補償処理等を行い、演算結果をフォーカス駆動用D/A回路32に出力して処理を終了する(S44)。

0189

以上の処理を繰り返すことで、フォーカスエラー信号は、ほぼ目標値FEr 近傍に保たれ、再生用LD10や記録用LD4から出射されて光カード1上に結ばれるビームは合焦状態に保たれる。

0190

また、ステップS5での処理であるトラックサーボ処理も図8に示すフローと変わりはなく、トラックエラー信号50のA/D変換値をTEとして取り込む(S51)。そして、CPU310はトラックエラー信号変換値TEから予め設定されているトラックサーボの目標値TEr を減算し、その結果を制御値TEd として得る(S52)。通常は目標値TEr はA/Dの精度(ビット幅)の中央値に設定される。例えば8ビットのA/D変換回路では128と云った具合である。

0191

CPU310は制御値TEd に対して様々な演算処理を施し(S53)、サーボ系に必要な補償処理等を行って、実制御値を得、これをトラック駆動用D/Aの33に出力し、処理を終了する(S54)。

0192

以上の処理を繰り返すことで、トラックエラー信号は、ほぼ目標値FEr 近傍に保たれ、再生用受光素子78a〜78eの検出視野や記録用LD4から出射されたビームは、光カード1上で、対応するトラック21の中央に来るように制御される。

0193

再生用LD10が消灯制御された後に実施されるステップS7のオフセット補正処理はつぎのフローのような処理となる。すなわち、フォーカスエラーの信号のA/D変換値をFEo として取り込み(S71)、これをつぎにFEo をFEr とする(S72)。また、トラックエラー信号のA/D変換値をTEo として取り込み(S73)、つぎにTEo をTEr とする(S74)。そして、図17での処理を抜ける。

0194

FEo およびTEo は収集時点での初期的オフセットや変動的オフセットがゼロのときは、A/D変換の中央の値(精度8ビットのA/Dでは128)となり、オフセットが発生していると、これよりずれた値となる。光検出器には光が入射されていないので、このときのずれは、正しく電気的なオフセットとなる次にフォーカスサーボの目標値FEr をFEo に、トラックサーボの目標値TEr をTEo に変更することで、次回での図17処理実行時において、電気的なオフセットの影響は除かれる。

0195

図19に示すように図17での処理は定期的に行われ、光源オン/オフ信号53がアクティブの時のみ、再生用LDモニタ出力信号51、フォーカスエラー信号49、トラックエラー信号50は変化し、消灯時には図で示したDの分だけ変化した波形となる。図20図19におけるB部の拡大図および図17での各処理の実施区間を示している。

0196

図19図20では、オフセットが発生しているのはフォーカスエラー信号のみであるとしており、また、実際にフォーカスサーボは動作しており、サーボの目標値は、定期的に、かつ頻繁に更新されているため、図19に示したような大きなDは発生しないが(逆に言えばDがゼロになるように目標値を変化させている)、ここでは、説明のため意図的に強調して示してある。

0197

図20に示すように、各種処理が行われるが図中、矢印は各種処理で必要とされる入力信号を示している。このようにして再生用LDを高頻度に点滅させると共に、フォーカスエラー信号のFEr 値およびトラックエラー信号のTEr 値を、再生用LD10が消灯された段階毎に更新して、つぎの制御でのFEr 値およびTEr 値として用いることにより、高精度にオフセットを補償することができるようになる。

0198

以上の本発明の第3実施例によれば、再生用LDを点灯し所定の時間でディレイ時間後、再生用LDのAPC処理(光源の光量制御)を行い、フォーカスサーボ処理、トラックサーボ処理を行った後、再生用LDを消灯させ、その後オフセット補正を施したFEr 値およびTEr 値を得てつぎの回に利用するようにしたことで全てのオフセット補償を、オフセット補償のための可変抵抗もまた、初期的な調整作業も必要無しに実現できる他、フォーカスサーボ、トラックサーボを精度良く実施できる。

0199

第3実施例で説明してきたLDの継続的な発光は図21に示したカード移動の矢印Bの区間(停止時も含む)で行われ、情報の記録/再生を行う期間においては連続発光となる。なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施し得るものである。

発明の効果

0200

以上、詳述したように、本発明によれば、カード移動の停止時にビーム照射位置に誤信号が書き込まれることなく、フォーカスエラー信号/トラックエラー信号の出力を大きくでき、サーボ系が安定になる他、点滅発光としたことで光源の寿命を短くすることなく、再生信号/フォーカスエラー信号/トラックエラー信号の出力を大きくでき、安定的にサーボ系を制御することができる。また、サーボ系は制御状態を維持できることで、フォーカスサーボ/トラックサーボによる制御を中止する必要がなく、情報の記録または再生の指示があった場合、直ちに、情報の記録または再生が行える等の特徴を有する光記録媒体の情報記録再生装置を提供できる。

図面の簡単な説明

0201

図1本発明の第1実施例の要部の概略的な構成を示す図。
図2本発明の第1実施例における光カード1上でのビームの分布状態の関係を説明するための図。
図3本発明の第1実施例における光カード1上でのビームの分布状態と検出器の視野との関係を説明するための図。
図4本発明の第1実施例における制御装置30をディジタルサーボ系の回路構成とした場合の一例を示した回路ブロック図。
図5本発明の第1実施例における制御装置30内のCPUの動作フロー
図6図5の動作フローにおけるAPC処理の内容を示すフローチャート。
図7図5の動作フローにおけるフォーカスサーボ処理の内容を示すフローチャート。
図8図5の動作フローにおけるトラックサーボ処理の内容を示すフローチャート。
図9図5の動作フローの処理を行った時の各種信号の波形を示した図。
図10図9のA部を拡大し、さらに処理の内容も合わせて示した図。
図11本発明の第2実施例における光ヘッドの構成を示す概略図。
図12本発明の第2実施例を説明するための図であって、光カード上に結像された再生用LDのビームスポットでの長円のビームスポットの光像と光像23と記録用LD4による光スポット24の位置関係を示す図。
図13本発明の第2実施例を説明するための図であって、トラック用光検出器16とこの光検出器16上に投影された光像との関係を示す図。
図14本発明の第2実施例を説明するための図であって、フォーカス用光検出器15とこの光検出器15上に投影された光像との関係を示す図。
図15本発明の第2実施例を説明するための図であって、制御装置の要部をディジタルサーボ系の制御回路構成とした場合の一例を示したブロック図。
図16本発明の第3実施例を説明するための図であって、オフセット対策を施した制御装置の要部をディジタルサーボ系の制御回路構成とした場合の一例を示したブロック図。
図17本発明の第3実施例を説明するための図であって、第3実施例における制御装置30A内のCPUの動作フロー。
図18本発明の第3実施例を説明するための図であって、図17におけるオフセット補正処理の内容を示すフローチャート。
図19本発明の第3実施例を説明するための図であって、図17の動作フローの処理を行った時の各種信号の波形を示した図。
図20本発明の第3実施例を説明するための図であって、図19のB部を拡大し、さらに処理の内容も合わせて示した図。
図21光カード1の構造を説明するための図。
図22光カード1におけるデータ記録領域部の状態を説明するための図。

--

0202

1…光カード
2a,2b…ID領域部
3…データ記録領域部
4a,4b…光カード1の導入領域
4,10,54…LD(光源)
5…コリメートレンズ
6…整形プリズム
7…円形の絞り
8…偏光ビームスプリッタ
9…対物レンズ
10…再生用LD
11…コリメートレンズ
12…反射ミラー
13…集光レンズ
14…ハーフミラー、
15,16,18,60,61…検出器
19,62…対物レンズフォーカス方向駆動装置
30,30A…制御装置
31,31A,310…CPU(マイクロプロセッサ)
44〜48…I‐V変換回路
42,43…減算回路
39〜41…A/D変換回路
32〜34…D/A変換回路
35…フォーカス駆動回路
36…トラック駆動回路
37…LD駆動回路
38…スイッチ
54…LD(半導体レーザ素子)
55…コリメートレンズ
56…回析格子
57…対物レンズ
58…反射ミラー
59…検出系レンズ
52,63…対物レンズトラック方向駆動装置
73…シリンドリカルレンズ

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