JPH0610877B2 - オートフォーカス回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、反射型光学式ロータリエンコーダ装置等に使
用されるオートフォーカス回路に関する。

（従来の技術） 近年、光学式ロータリエンコーダ装置は広く使用されて
いる。この光学式ロータリエンコーダ装置は、この装置
の入力軸を被測定物の駆動軸と直結することにより、こ
の駆動軸の回転速度や位置を光学的に検出するものであ
る。

この光学式ロータリエンコーダ装置には、スリットやピ
ットを形成したロータリエンコーダ円板の回転による透
過光の変化によりこのスリットやピットを検出する透過
型と、スリットやピットを形成したロータリエンコーダ
円板の回転による反射型の変化によりこのスリットやピ
ットを検出する反射型とがある。

この反射型光学式ロータリエンコーダ装置は、ロータリ
エンコーダ円板の表面に光ディスク、コンパクトディス
ク等の製造方法により形成したスリットやピット（凹部
又は凸部）を、この円板の円周方向に所定のパターンで
リング状に配置したエンコーダトラックを、レーザ読取
装置により、レーザ光線の反射光の強弱の変化を電気信
号に変えて読み取るものである。

第４図は、第３図の装置で使用されるロータリエンコー
ダ円板の例を示す構成図で、同図（Ａ）は平面図、同図
（Ｂ）は同図（Ａ）の部分拡大平面図、同図（Ｃ）は同
図（Ｂ）のＸ−Ｘ線拡大断面図である。

図において、ロータリエンコーダ円板２２は、コンパク
トディスク等の製造方法により製造された、凹部又は凸
部であるピット２４がその一表面に所定数、等間隔にリ
ング状に形成された、例えばポリカーボネート樹脂等の
透明プラスチック製の円板状の基板２２ａと、この基板
２２ａのこのピット２４が形成された表面にアルミニウ
ム等の金属の蒸着又はスパツタリングにより形成された
反射膜２２ｂと、この反射膜２２ｂに密着して積層され
た紫外線硬化樹脂等から成る保護膜２２ｃとよりなる。
以降の説明は、このピット２４がこの基板２２ａ側から
見て、このピット２４以外の平坦部分であるランド部分
２５に対して凸部である例について述べる。

このピット２４の円周方向の長さは、このピット２４を
この基板２２ａ側から読み取るための後述する反射型光
学式ロータリエンコーダ装置に備えた、レーザ読取装置
（図示せず）からのレーザ光線による光スポット３５の
径以上であり、径方向の幅は、この光スポット３５の径
より狭く、例えば略１／４に、又、高さは例えばこのレ
ーザ光線の波長λの光学的に略１／４相当に形成されて
いる。又、このピット２４とピット２４の間の前記ラン
ド部２５の円周方向の長さは、このピット２４の円周方
向の長さと等しく形成されている。そして、このピット
２４とピット間のランド部２５とが交互にリング状に、
中心穴２６と同心円状に配置されたエンコーダトラック
２３の凹凸パターンを、後述するレーザ読取装置により
読み取るのである。

以上のような構成のロータリエンコーダ円板２２は、本
発明の一実施例及び従来例のオートフォーカス回路が使
用された反射型光学式ロータリエンコーダ装置に組み込
まれ使用される。

第３図は、本発明の一実施例及び従来例のオートフォー
カス回路が使用された反射型ロータリエンコーダ装置の
例を示す概略構成図である。

従来例のオートフォーカス回路４１が組み込まれた反射
型光学式ロータリエンコーダ装置５１は、このオートフ
ォーカス回路４１の他に、前記ロータリエンコーダ円板
２２、レーザ読取装置２８等から構成されている。

このロータリエンコーダ円板２２は、前記中心穴２６を
軸受（図示せず）に軸支された入力軸２７に固定され一
体的に回転する。この入力軸２７は、被測定物の駆動軸
（図示せず）と直結され、これにより回転駆動される。
そして、前記レーザ読取装置２８により、前記エンコー
ダトラック２３のピット２４とピット間のランド部２５
とによる凹凸パターンを読み取り、これによりこの駆動
軸の回転速度や位置を検出する。

即ち、このレーザ読取装置２８は、半導体レーザ発振器
２９、グレイティング偏光板３０、コリメートレンズ３
１、偏光ビームスプリッタ３２、１／４波長板３３、対
物レンズ３４、円柱レンズ３７、フォトダイオード３８
等から構成されている。

この半導体レーザ発振器２９からのレーザ光線は、この
グレイティング偏光板３０により３本のビームに分けら
れる。この３本ビームは、前記コリメートレンズ３１、
偏光ビームスプリッタ３２、１／４波長板３３、対物レ
ンズ３４を通り、前記ロータリエンコーダ円板２２のエ
ンコーダトラック２３に、前記ピット２４のピッチと等
しいピッチの光スポット（Ａ）３５Ａ、光スポット
（Ｆ）３５Ｆ、光スポット（Ｂ）３５Ｂとして照射され
る。この３つの光スポット（Ａ），（Ｆ），（Ｂ）を光
スポット３５と総称する。この中央の光スポット（Ｆ）
３５Ｆは、後述するオートフォーカス用及び前記エンコ
ーダトラック２３の読み取り用に、この両側の光スポッ
ト（Ａ）３５Ａ，（Ｂ）３５Ｂは、トラッキングサーボ
用又は電気角で９０゜位相がずれたこのエンコーダトラ
ック２３の読み取り出力である、Ａ相，Ｂ相出力用に使
用される。

前記ロータリエンコーダ円板２２の反射膜２２ｂの表面
上で反射した前記３本ビームの反射光は、前記対物レン
ズ３４、１／４波長板３３を通り、この１／４波長板３
３を２回通ったことにより入射光と９０゜位相が異なる
ため、前記偏光ビームスプリッタ３２で反射されず通過
し、前記円柱レンズ３７を通って前記フォトダイオード
３８で電気信号に変換され出力される。

ここで、前記光スポット３５が前記ピット間のランド部
２５を照射した場合は、この反射光の殆んどがこのフォ
トダイオード３８に入射する。又、この光スポット３５
がこのピット２４上を照射した場合は、このピット２４
の頂部からの反射光とこのランド部２５からの反射光と
では、（１／４波長）×２の光路長の差が生じるため、
この反射光は相互に干渉し、又、回折することにより強
度が減少する。この反射光の強度変化は、このフォトダ
イオード３８で電気信号に変換される。

次に、本発明の一実施例及び従来例のオートフォーカス
回路１及び４１を使用した反射型光学式ロータリエンコ
ーダ装置２１及び５１において、前記ロータリエンコー
ダ円板２２の前記入力軸２７への取付精度による面振れ
等に対して、前記レーザ光線の光スポット３５の焦点を
この円板２２の板面に追従させる、いわゆるオートフォ
ーカスについて説明する。

このオートフォーカスは、前記フォトダイオード３８か
らの出力信号に基づき、このオートフォーカス回路１及
び４１によりフォーカスサーボアクチュエータ３９を駆
動することにより、このフォーカスサーボアクチュエー
タ３９の駆動力で前記対物レンズ３４を上下させ、この
対物レンズ３４を正しい焦点位置に修正するもので、起
動時及び衝撃等によるフォーカスサーボはずれ時にこの
対物レンズ３４を大幅に上下させ焦点位置付近迄移動さ
せるフォーカスサーチと、このフォーカスサーチによ
り、この対物レンズ３４が焦点位置付近迄移動後、焦点
が板面に自動的に追従するよう制御されるフォーカスサ
ーボとよりなる。

第５図は、第３図の装置におけるフォーカスサーボの説
明図であり、同図（Ａ）は板面が近過ぎる場合、同図
（Ｂ）は板面が正しい焦点位置の場合、同図（Ｃ）は板
面が遠過ぎる場合である。

第３図の前記フォトダイオード３８の前記中央の光スポ
ット（Ｆ）３５Ｆに対応した反射光スポット（Ｆ）３６
Ｆを受ける部分は、第５図に示すように、４分割フォト
ダイオード３８Ｆとなっている。この４分割フォトダイ
オード３８Ｆのそれぞれ対角線上の２個の出力は合成さ
れ、前記オートフォーカス回路１及び４１に供給され
る。そして、同図（Ｂ）に示すように、前記ロータリエ
ンコーダ円板２２の板面が正しい焦点位置にある場合
は、前記反射光スポット（Ｆ）３６Ｆがこの４分割フォ
トダイオード３８Ｆに均等に当たるから、このオートフ
ォーカス回路１及び４１の出力は０となり、前記フォー
カスサーボアクチュエータ３９は作動しない。同図
（Ａ），（Ｃ）に示すように、このロータリエンコーダ
円板２２の板面が近過ぎる場合、又は遠過ぎる場合は、
前記円柱レンズ３７によって、この反射光スポット
（Ｆ）３６Ｆの形状は長円形となり、その結果としてこ
のオートフォーカス回路１及び４１からフォーカスサー
ボ信号が出力される。このフォーカスサーボ信号に応じ
てこのフォーカスサーボアクチュエータ３９を駆動する
ことにより、前記対物レンズ３４を正しい焦点位置に修
正する。以上の動作により前記レーザ光線の光スポット
３５は前記ロータリエンコーダ円板２２の反射膜２２ｂ
の表面上に常に焦点が合うように制御される。

次に、上記オートフォーカス回路４１の動作について、
更に詳述する。

第６図は、従来のオートフォーカス回路の例を示すブロ
ック図、第７図は、第６図の回路の動作を説明する波形
図である。前記従来例のオートフォーカス回路４１は、
コンパクトディスク再生装置等でも使用されている周知
のもので、前述のフォーカスサーチとフォーカスサーボ
との切り換え制御は、マイクロコンピュータ４９により
行なわれる。

起動時は、前記ロータリエンコーダ円板２２、レーザ読
取装置２８等の加工及び組立精度のばらつき等により、
前記対物レンズ３４の焦点はこのロータリエンコーダ円
板２２の板面から大幅にずれているから、まずこのフォ
ーカスサーチが行なわれる。

即ち、第６図に示すように、前記装置５１に備えた電源
スイッチ（図示せず）がオンされると、前記マイクロコ
ンピュータ４９から、矩形波であるタイミングパルスａ
が三角波発生回路１８に供給され、この三角波発生回路
１８において、このタイミングパルスａがハイの期間は
電圧が増加し、ローの期間は減少する三角波であるアッ
プダウン信号ｂが生成される。起動時は、このマイクロ
コンピュータ４９の出力である後述するフォーカスルー
プオン信号ｉはローであるから、電子スイッチ(1)１１
はオフ、電子スイッチ(2)１２はインバータ１３Ａによ
りオンとなり、このアップダウン信号ｂはフォーカスサ
ーボアクチュエータ電流駆動アンプ２０に供給される。
このフォーカスサーボアクチュエータ電流駆動アンプ２
０により、このアップダウン信号ｂに基づき、前記フォ
ーカスサーボアクチュエータ３９に電流が流され、この
フォーカスサーボアクチュエータ３９に駆動されて、前
記対物レンズ３４は上下に移動し、前記フォーカスサー
チが行なわれる。

この対物レンズ３４は第３図において、このアップダウ
ン信号ｂの増加期間はこの対物レンズ３４の可動範囲の
下限点から上限点へ向かって（前記ロータリエンコーダ
円板２２の板面に接近する方向）移動し、減少期間は上
限点から下限点に向かって（この板面から離隔する方
向）移動し、その周期は例えば１〜３秒程度である。

この対物レンズ３４の下限点から上限点へ向かっての移
動途中で、この対物レンズ３４の焦点がこのロータリエ
ンコーダ円板２２の板面に近ずくと、第６図に示すよう
に前記４分割フォトダイオード３８Ｆから出力信号（Ａ
＋Ｃ）及び（Ｂ＋Ｄ）が出力される。この出力信号（Ａ
＋Ｃ）及び（Ｂ＋Ｄ）は、それぞれ電流・電圧変換回路
２Ａ及び２Ｂにより、（Ａ＋Ｃ）電圧出力ｃ及び（Ｂ＋
Ｄ）電圧出力ｄに変換され、この（Ａ＋Ｃ）電圧出力ｃ
及び（Ｂ＋Ｄ）電圧出力ｄは、加算回路３及び減算回路
４にそれぞれ供給される。

この加算回路３において、この（Ａ＋Ｃ）電圧出力ｃ及
び（Ｂ＋Ｄ）電圧出力ｄは加算され、（Ａ＋Ｃ）＋（Ｂ
＋Ｄ）加算出力ｅとなり、比較回路４５に供給される。
この比較回路４５において、この（Ａ＋Ｃ）＋（Ｂ＋
Ｄ）加算出力ｅは基準電圧Ｅ_Ｓと比較され、この比較結
果として、この加算出力ｅがこの基準電圧Ｅ_Ｓ以上であ
る期間のみハイとなる矩形波であるフォーカスレディ信
号ｇが、前記マイクロコンピュータ４９に供給される。
このフォーカスレディ信号ｇがハイになった場合は、前
述のフォーカスサーチからフォーカスサーボに切り換わ
る可能性がある事を表しており、このマイクロコンピュ
ータ４９は、このフォーカスレディ信号ｇのローからハ
イへの立ち上がりを検知後、次の指令を待つ。

一方、前記減算回路４において、前記（Ａ＋Ｃ）電圧出
力ｃと（Ｂ＋Ｄ）電圧出力ｄの減算が行なわれ、（Ａ＋
Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）減算出力ｆとなる。この（Ａ＋Ｃ）−
（Ｂ＋Ｄ）減算出力ｆは通常Ｓカーブと呼ばれ、第７図
に示すように、前記アップダウン信号ｂの増加期間の途
中で現れるものは逆Ｓ字形であり、減少期間の途中で現
われるものはＳ字形であり、この逆Ｓ字形及びＳ字形の
中央部の０電位点を通過する点が合焦点である。この
（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）減算出力ｆは、０Ｖ通過検出回
路４６において、この０電位点を通過するタイミングが
検出され、この逆Ｓ字形の０電位点を通過するタイミン
グでハイからローに、このＳ字形の０電位点を通過する
タイミングでローからハイに切り換わる矩形波である、
フォーカスゼロクロス信号ｈとなり、前記マイクロコン
ピュータ４９に供給される。

このマイクロコンピュータ４９において、前記フォーカ
スレディ信号ｇ及びこのフォーカスゼロクロス信号ｈに
より、前記フォーカスループオン信号ｉが生成される。
前記従来例のオートフォーカス回路４１においては、前
記対物レンズ３４が前記ロータリエンコーダ円板２２の
板面に接近する途中でのみ、前述のフォーカスサーチか
らフォーカスサーボに切り換わるものであるから、この
フォーカスループオン信号ｉは、このフォーカスゼロク
ロス信号ｈのハイからローへの立ち下がりのタイミング
でローからハイになり、このフォーカスレディ信号ｇの
立ち上がりのタイミングでハイからローとなる矩形波で
ある。

このフォーカスループオン信号ｉにより、このハイの期
間は、前記電子スイッチ(1)１１はオン、電子スイッチ
(2)１２はオフとなるから、前記（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋
Ｄ）減算出力ｆは、位相補償及び増幅回路１９を介して
前記フォーカスサーボアクチュエータ電流駆動アンプ２
０に供給され、第５図で前述の如く、この（Ａ＋Ｃ）−
（Ｂ＋Ｄ）減算出力ｆが０となるように、前記フォーカ
スサーボアクチュエータ３９によりこの対物レンズ３４
の焦点位置は制御され、前記フォーカスサーボがかけら
れる。即ち、このフォーカスループオン信号ｉにより、
前記フォーカスサーチからこのフォーカスサーボへの切
り換えが行なわれる。

通常は、前記アップダウン信号ｂの最初の増加期間の途
中で、このフォーカスサーチからフォーカスサーボへの
切り換えが行なわれるが、何等かの理由で、この最初の
増加期間の途中でのこの切り換えに失敗した場合は、こ
のアップダウン信号ｂの次の増加期間の途中で、この切
り換えが行なわれる。第７図は、この最初の増加期間の
途中でのこの切り換えに失敗した場合について図示して
いる。

一旦、前記フォーカスサーボがかかると、前述の如く、
前記対物レンズ３４の焦点は前記ロータリエンコーダ円
板２２の板面に自動的に追従し、通常はこのフォーカス
サーボは前記電源スイッチがオフされる迄働き続ける
が、大きな衝撃が加わった場合等には、このフォーカス
サーボがはずれる場合がある。

第７図の波形図の後半は、このフォーカスサーボがはず
れた場合を図示している。図に示すように、このフォー
カスサーボがはずれた場合は、前記（Ａ＋Ｃ）電圧出力
ｃ及び（Ｂ＋Ｄ）電圧出力ｄは共に０になるから、前記
フォーカスレディ信号ｇはローとなり、前記フォーカス
ループオン信号ｉもローとなる。従って、前記電子スイ
ッチ(1)１１はオフ、電子スイッチ(2)１２はオンとな
り、前述の起動時と全く同様の動作を繰り返すことによ
り、前述のフォーカスサーチが行なわれ、前述の場合と
同様にフォーカスサーボに切り換えられる。

（発明が解決しようとする課題） 以上のような構成の従来例のオートフォーカス回路４１
において、前述の如く、大きな衝撃が加わり前記フォー
カスサーボがはずれた場合、再度フォーカスサーボがか
かる迄に時間が掛かるという問題点があつた。この再度
フォーカスサーボがかかる迄の間は、このオートフォー
カス回路４１を使用した前記反射型光学式ロータリエン
コーダ装置５１の前記エンコーダトラック２３の検出信
号出力は０となるから、この検出信号の信頼性が低下
し、ロータリエンコーダ装置として大きな問題である。

又、この従来例のオートフォーカス回路４１において前
述の如く、前記マイクロコンピュータ４９を使用してい
るため、ディジタルノイズが大きいという問題点があつ
た。このオートフォーカス回路４１を使用した前記反射
型光学式ロータリエンコーダ装置５１において、ＤＣか
ら数MHzの広い帯域にわたって正弦波形の前記検出信号
を出力するため、高精度の広帯域増幅器を備えており、
このディジタルノイズはこの広帯域増幅器に悪影響を与
えるから、大きな問題である。

本発明は上記の点に着目してなされたもので、前記フォ
ーカスサーボがはずれた場合、極く短時間で再度このフ
ォーカスサーボがかかる、前記マイクロコンピュータを
使用せずに簡単な回路で構成したオートフォーカス回路
を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段）） 本発明のオートフォーカス回路は、反射型光学式情報記
録板とこの記録板の情報を読み取るレーザ読取装置とを
備えた反射型光学式装置で使用され、前記レーザ読取装
置の対物レンズを駆動するフォーカスサーボアクチュエ
ータを制御することにより、前記対物レンズの焦点を前
記記録板の板面の合焦点に移動させるフォーカスサーチ
とこのフォーカスサーチによりこの合焦点に到達したこ
との焦点をこの板面に自動的に追従させるフォーカスサ
ーボとを自動的に切り換えてオートフォーカス動作を行
なわせるオートフォーカス回路であって、前記反射型光
学式装置の起動時には相対的に大周期、大振幅の三角波
を、前記フォーカスサーボに切り換った後でこのフォー
カスサーボがはずれた時には相対的に小周期、小振幅の
三角波を出力する三角波発生手段と、前記レーザ読取装
置の４分割フォトディテクタからのそれぞれ対角線の２
つの出力が合成された２出力を加算して出力する加算回
路と減算して出力する減算回路と、前記加算出力と減算
出力とに基づいて前記対物レンズの焦点が略前記合焦点
にある場合は前記フォーカスサーボを行なうためのこの
減算出力を、ない場合は前記フォーカスサーチを行なう
ための前記三角波を切り換えて出力するフォーカスルー
プ切換手段と、前記フォーカスループ切換手段の出力に
より、前記三角波の電圧増加及び減少の振幅及び周期に
より前記フォーカスサーチを、前記減算出力が零となる
ようにこの減算出力により前記フォーカスサーボを行な
うよう前記フォーカスサーボアクチュエータを駆動する
フォーカスサーボアクチュエータ駆動手段とを備えたこ
とを特徴とするオートフォーカス回路駆動手段とを備え
るよう構成したものである。

又、本発明のオートフォーカス回路は、上記オートフォ
ーカス回路において、前記対物レンズの焦点が前記合焦
点に到達するタイミングよりも早目のタイミングで、前
記フォーカスサーチから前記フォーカスサーボに切り換
えるフォーカスループ切換手段を備えるよう構成したも
のである。

（実施例） 本発明のオートフォーカス回路は、前記対物レンズ３４
の前述の板面に対する接近時及び離隔時の途中で、前記
フォーカスサーチから前記フォーカスサーボへの切り換
えを行なうと共に、前述の如くこのフォーカスサーボが
かかった後にはずれた場合は、この対物レンズ３４が前
述の可動範囲より狭い範囲でフォーカスサーチを行なう
よう、このフォーカスサーチ範囲の切り換えを行なうこ
とにより、このフォーカスサーボがはずれた場合のこの
フォーカスサーボへの復帰を、極く短時間て行なうもの
である。

第３図に示すように、本発明の一実施例のオートフォー
カス回路１が組み込まれた反射型光学式ロータリエンコ
ーダ装置２１は、前述の装置５１に対して、このオート
フォーカス回路１が異なるだけであるから、従来の技術
説明で述べた内容と同様部分については、その説明を省
略する。

第１図は、本発明のオートフォーカス回路の一実施例を
示すブロック図、第２図は、第１図の回路の動作を説明
する波形図である。本発明の一実施例のオートフォーカ
ス回路１は、前述の従来例のオートフォーカス回路４１
に対して、上述の如く機能が改善されたものであるか
ら、従来例と同様部分には同符号を付し、その説明を省
略する。

起動時は、前述の従来例の場合と同様に、まず前記フォ
ーカスサーチが行なわれる。

第１図において、フォーカス検知回路１０、インバータ
１３Ｂ、電子スイッチ(3)、電子スイッチ(4)１５、タイ
ミングパルス発生回路(1)１６、タイミングパルス発生
回路(2)１７及び三角波発生回路１８により、このフォ
ーカスサーチを行なうための三角波発生手段が構成さ
れ、又、比較回路(1)５、比較回路(2)６、比較回路(3)
７、タイミング処理回路８、フリップフロップ回路９、
電子スイッチ(1)１１、電子スイッチ(2)１２及びインバ
ータ１３Ａにより、このフォーカスサーチと前述のフォ
ーカスサーボとの切り換えを行なうためのループ切換手
段が構成されている。

そして、図に示すように、前記装置２１に備えた電源ス
イッチ（図示せず）がオンされると、起動時は、後述す
るこのフォーカス検知回路１０からのフォーカス検知フ
ラグ信号ｋはローであるから、この電子スイッチ(3)１
４はこのインバータ１３Ｂによりオン、この電子スイッ
チ(4)１５はオフとなり、このタイミングパルス発生回
路(1)１６から、矩形波であるタイミングパルス(1)ａが
この三角波発生回路１８に供給され、この三角波発生回
路１８においてこのタイミングパルス(1)ａがハイの期
間は電圧が増加し、ローの期間は減少する三角波である
アップダウン信号(1)ｂが生成される。このアップダウ
ン信号(1)ｂは、第７図で前述の従来例におけるアップ
ダウン信号ｂと略同じものである。起動時は、後述する
フリップフロップ回路９からのフォーカスループオン信
号ｊはローであるから、前記電子スイッチ(1)１１はオ
フ、前記電子スイッチ(2)１２はインバータ１３Ａによ
りオンとなり、このアップダウン信号(1)ｂはフォーカ
スサーボアクチュエータ電流駆動アンプ２０に供給され
る。このフォーカスサーボアクチュエータ電流駆動アン
プ２０により、このアップダウン信号(1)ｂに基づき、
前記フォーカスサーボアクチュエータ３９に電流が流さ
れ、前述の従来例の場合と同様にフォーカスサーチが行
なわれる。

このフォーカスサーチによる前記対物レンズ３４の移動
途中で、この対物レンズ３４の焦点が前記ロータリエン
コーダ円板２２の板面に近づくと、従来例の場合と同様
に、前記４分割フォトダイオード３８Ｆから出力信号
（Ａ＋Ｃ）及び（Ｂ＋Ｄ）が出力され、この出力信号
（Ａ＋Ｃ）及び（Ｂ＋Ｄ）は、それぞれ電流・電圧変換
回路２Ａ及び２Ｂにより、（Ａ＋Ｃ）電圧出力ｃ及び
（Ｂ＋Ｄ）電圧出力ｄに変換され、加算回路３及び減算
回路４にそれぞれ供給される。この加算回路３におい
て、この（Ａ＋Ｃ）電圧出力ｃ及び（Ｂ＋Ｄ）電圧出力
ｄは加算され、（Ａ＋Ｃ）＋（Ｂ＋Ｄ）加算出力ｅとな
り、前記比較回路(1)５に供給される。この比較回路(1)
５において、この（Ａ＋Ｃ）＋（Ｂ＋Ｄ）加算出力ｅは
基準電圧Ｅ_S1と比較され、この比較結果として、この加
算出力ｅが基準電圧Ｅ_S1以上である期間のみハイとなる
矩形波であるフォーカスレディ信号ｇが、前記フリップ
フロップ回路９及びフォーカス検知回路１０に供給され
る。

一方、前記減算回路４において、前記（Ａ＋Ｃ）電圧出
力ｃと（Ｂ＋Ｄ）電圧出力ｄの減算が行なわれ、（Ａ＋
Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）減算出力ｆとなり、この（Ａ＋Ｃ）−
（Ｂ＋Ｄ）減算出力ｆは、前記比較回路(2)６及び比較
回路(3)７に供給される。この（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
減算出力ｆは、この比較回路(2)６において０Ｖより僅
かに大きい基準電圧Ｅ_S2と比較され、この比較結果とし
て、この減算出力ｆがこの基準電圧Ｅ_S2以上である期間
のみハイとなる矩形波である比較出力(2)ｈとなり、
又、この比較回路(3)７において０Ｖより僅かに小さい
基準電圧Ｅ_S3と比較され、この比較結果として、この減
算出力ｆがこの基準電圧Ｅ_S3以下である期間のみハイと
なる矩形波である比較出力(3)ｉとなる。この比較出力
(2)ｈ及び比較出力(3)ｉは、第７図で前述の従来例にお
けるフォーカスゼロクロス信号ｈに相当するもので、前
記フォーカスサーチから前記フォーカスサーボへの切り
換えタイミングの情報を含むものであり、それぞれ前記
タイミング処理回路８に供給される。

このタイミング処理回路８及び前記フリップフロップ回
路９において、起動時は前記タイミングパルス(1)ａ、
フォーカスサーボはずれ時は後述するタイミングパルス
(2)ｌを参照してこの比較出力(2)ｈ及び(3)ｉ、前記フ
ォーカスレディ信号ｇに基づき、前記フォーカスループ
オン信号ｊが生成される。このフォーカスループオン信
号ｊはこの比較出力(2)ｈ及び(3)ｉのハイからローへの
立ち下がりのタイミングでローからハイになり、このフ
ォーカスレディ信号ｇの立ち下がりのタイミングでハイ
からローとなる矩形波である。この比較出力(2)ｈの立
ち下がりのタイミングは、前記（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
減算出力ｆの逆Ｓ字形の中央部が、前記合焦点より僅か
に早目のタイミングである前記基準電圧Ｅ_S2電位点を通
過するタイミングであり、又、この比較出力(3)ｉの上
記立ち下がりのタイミングは、前記タイミングパルス
(1)ａまたは(2)ｌを参照して、この減算出力ｆのＳ字形
の中央部が前記合焦点より僅かに早目のタイミングであ
る前記基準電圧Ｅ_S3電位点を通過するタイミングであ
る。

このフォーカスループオン信号ｊにより、このハイの期
間は、前記電子スイッチ(1)１１はオン、電子スイッチ
(2)１２はオフとなるから、この（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋
Ｄ）減算出力ｆは、位相補償及び増幅回路１９を介して
前記フォーカスサーボアクチュエータ電流駆動アンプ２
０に供給され、前述の従来例の場合と同様に前記フォー
カスサーボがかけられる。即ち、このフォーカスループ
オン信号ｊにより、前記フォーカスサーチからこのフォ
ーカスサーボへの切り換えが行なわれる。

本発明の一実施例のオートフォーカス回路１において
は、このフォーカスサーチにより前記対物レンズ３４の
焦点が、前記ロータリエンコーダ円板２２の板面の合焦
点に到達するタイミングより僅かに早目のタイミング
で、このフォーカスサーチからフォーカスサーボへの切
り換えが行なわれるから、確実にこの切り換えが行なわ
れ、又、前述のアップダウン信号ｂの増加期間及び減少
期間の途中で、この切り換えが可能となる。

通常は、このアップダウン信号ｂの最初の増加期間の途
中で、このフォーカスサーチからフォーカスサーボへの
切り換えが行なわれるが、何等からの理由で、この増加
期間の途中でのこの切り換えに失敗した場合は、この増
加期間に続く減少期間の途中で、この切り換えが行なわ
れる。第２図は、この最初の増加期間の途中でのこの切
り換えに失敗した場合について図示している。

又、第２図の波形図の後半は、従来例の場合と同様に、
一旦フォーカスサーボがかかった後にこのフォーカスサ
ーボがはずれた場合を図示している。

図に示すように、このフォーカスサーボがはずれた場合
は、従来例の場合と同様に前記フォーカスループオン信
号ｊはローとなるから、前記電子スイッチ(1)１１はオ
フ、電子スイッチ(2)１２はオンとなる。

一方、前記電源スイッチがオンされると、前記装置２１
に備えたパワーオン・リセット回路４０からリセット信
号により、前記フォーカス検知回路１０はリセットされ
る。そして、このフォーカス検知回路１０において、前
記比較回路(1)５から供給されるフォーカスレディ信号
ｇが所定期間以上ハイの場合にローからハイとなり、こ
のリセット信号によりハイからローになる、前記フォー
カス検知フラグ信号ｋが出力される。このフォーカス検
知フラグリ信号ｋは、前記電源スイッチがオン後に一旦
前記フォーカスサーボがかかった事を表すもので、この
フォーカス検知フラグ信号ｋがローからハイになると、
前記電子スイッチ(3)１４はオフ、電子スイッチ(4)１５
はオンとなり、前記タイミングパルス発生回路(2)１７
からの前記タイミングパルス(2)ｌが前記三角波発生回
路１８に供給される。このタイミングパルス(2)ｌは、
前記タイミングパルス(1)ａより周期が短い矩形波であ
るから、この三角波発生回路１８から出力される、この
タイミングパルス(2)ｌに基づく三角波であるアップダ
ウン信号(2)ｍは、前記アップダウン信号(1)ｂに比し
て、周期はこのタイミングパルス(2)ｌと同じで短か
く、振幅も小さなものとなる。第２図では、この周期、
振幅共１／２の例を図示している。

前述のフォーカスサーボがはずれた場合、前記対物レン
ズ３４の焦点は、前記ロータリエンコーダ円板２２の板
面に近い所にあるから、短周期、小振幅の前記アップダ
ウン信号(2)ｍに基づき、前述の起動時の場合と同様な
動作により、この対物レンズ３４の可動範囲より狭い範
囲でフォーカスサーチが行なわれ、前述の場合と同様に
フォーカスサーボに切り換えられる。

以上説明した本発明の一実施例のオートフォーカス回路
１は、この対物レンズ３４のこのロータリエンコーダ円
板２２の板面に対する接近又は離隔時の途中で、前述の
フォーカスサーチからフォーカスサーボへの切り換えを
行なうと共に、前述の如くこのフォーカスサーボがかか
った後にはずれた場合は、この対物レンズ３４が前述の
可動範囲より狭い範囲でフォーカスサーチを行なうよ
う、このフォーカスサーチ範囲の切り換えを行なうもの
であるから、このフォーカスサーボがはずれた場合のこ
のフォーカスサーボへの復帰が極く短時間に行なわれ
る。

又、このフォーカスサーチによりこの対物レンズ３４の
焦点がこのロータリエンコーダ円板２２の円板の合焦点
に到達するタイミングより僅かに早目のタイミングで、
このフォーカスサーチからフォーカスサーボへの切り換
えが行なわれるから、確実にこの切り換えが行なわれ
る。

又、前述の従来例の回路４１のようにマイクロコンピュ
ータを使用することなく、しかも簡単な回路で構成した
から、前述のディジタルノイズがなく、しかもコストア
ップもない。

なお、本発明のオートフォーカス回路は、一実施例とし
て上述の如く、反射型光学式ロータリエンコーダ装置２
１に使用されるオートフォーカス回路１の例について説
明したが、これに限らず、反射型光学式リニアエンコー
ダ装置、その他同様な構成の反射型光学式装置に使用可
能である。

（発明の効果） 以上の構成よりなる本発明のオートフォーカス回路は、
前記対物レンズの前記板面に対する接近時及び離隔時の
途中で前記フォーカスサーチから前記フォーカスサーボ
への切り換えを行なうと共に、このフォーカスサーボが
かかった後にはずれた場合は、起動時のサーチ範囲より
狭い範囲でこのフォーカスサーチを行なうものであるか
ら、このフォーカスサーボがかかった後にはずれた場合
の、このフォーカスサーボへの復帰が極く短時間に行な
われ、この回路を使用した装置の情報の読み取り精度が
向上する。

又、この対物レンズの焦点が前記合焦点に到達するタイ
ミングよりも早目のタイミングで、このフォーカスサー
チからこのフォーカスサーボへの切り換えを行なうもの
であるから、この切り換えが確実に行なわれ、上記フォ
ーカスサーボへの極く短時間での復帰がより確実なもの
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のオートフォーカス回路の一実施例を示
すブロック図、第２図は第１図の回路の動作を説明する
波形図、第３図は本発明の一実施例及び従来例のオート
フォーカス回路が使用された反射型光学式ロータリエン
コーダ装置の例を示す概略構成図、第４図は第３図の装
置で使用されるロータリエンコーダ円板の例を示す構成
図、第５図は第３図の装置におけるフォーカスサーボの
説明図、第６図は従来のオートフォーカス回路の例を示
すブロック図、第７図は第６図の回路の動作を説明する
波形図である。 １，４１…オートフォーカス回路、 ３…加算回路、４…減算回路、 ５…比較回路(1)、６…比較回路(2)、 ７…比較回路(3)、８…タイミング処理回路、 ９…フリップフロップ回路、 １０…フォーカス検知回路、 １１…電子スイッチ(1)、 １２…電子スイッチ(2)、 １４…電子スイッチ(3)、 １５…電子スイッチ(4)、 １３Ａ，１３Ｂ…インバータ、 １６…タイミングパルス発生回路(1)、 １７…タイミングパルス発生回路(2)、 １８…三角波発生回路、 ２０…フォーカスサーボアクチュエータ電流駆動アンプ
（フォーカスサーボアクチュエータ駆動手段）、 ２１，２５…反射型光学式ロータリエンコーダ装置（反
射型光学式装置）、 ２２…ロータリエンコーダ円板（反射型光学式情報記録
板）、２８……レーザ読取装置、 ３４…対物レンズ、 ３８Ｆ…４分割フォトダイオード（４分割フォトデイテ
クタ）、 ３９…フォーカスサーボアクチュエータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反射型光学式情報記録板とこの記録板の情
   報を読み取るレーザ読取装置とを備えた反射型光学式装
   置で使用され、前記レーザ読取装置の対物レンズを駆動
   するフォーカスサーボアクチュエータを制御することに
   より、前記対物レンズの焦点を前記記録板の板面の合焦
   点に移動させるフォーカスサーチとこのフォーカスサー
   チによりこの合焦点に到達したこの焦点をこの板面に自
   動的に追従させるフォーカスサーボとを自動的に切り換
   えてオートフォーカス動作を行なわせるオートフォーカ
   ス回路であって、前記反射型光学式装置の起動時には相
   対的に大周期、大振幅の三角波を、前記フォーカスサー
   ボに切り換った後でこのフォーカスサーボがはずれた時
   には相対的に小周期、小振幅の三角波を出力する三角波
   発生手段と、前記レーザ読取装置の４分割フォトディテ
   クタからのそれぞれ対角線上の２つの出力が合成された
   ２出力を加算して出力する加算回路と減算して出力する
   減算回路と、前記加算出力と減算出力とに基づいて前記
   対物レンズの焦点が略前記合焦点にある場合は前記フォ
   ーカスサーボを行なうためのこの減算出力を、ない場合
   は前記フォーカスサーチを行なうための前記三角波を切
   り換えて出力するフォーカスループ切換手段と、前記フ
   ォーカスループ切換手段の出力により、前記三角波の電
   圧増加及び減少の振幅及び周期により前記フォーカスサ
   ーチを、前記減算出力が零となるようにこの減算出力に
   より前記フォーカスサーボを行なうよう前記フォーカス
   サーボアクチュエータを駆動するフォーカスサーボアク
   チュエータ駆動手段とを備えたことを特徴とするオート
   フォーカス回路。
2. 【請求項２】前記対物レンズの焦点が前記合焦点に到達
   するタイミングよりも早目のタイミングで、前記フォー
   カスサーチから前記フォーカスサーボに切り換えるフォ
   ーカスループ切換手段を備えたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のオートフォーカス回路。