JPH1049894A

JPH1049894A - フォーカス引き込み装置

Info

Publication number: JPH1049894A
Application number: JP20185596A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Kitai; 博人北井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】対物レンズが合焦点から離れた位置では駆動
力が低下し、外部振動が加わると、対物レンズの位置制
御が外れる。【解決手段】半導体レーザの光ビームを光カード上に
収束する対物レンズ２１２をフォーカス光量信号Ｐ_fと
所定の目標信号Ｐ_fTの差分に応じて制御する位置制御ル
ープを備え、フォーカスの引き込み時に位置制御ループ
の制御動作によって対物レンズ２１２を合焦位置に向け
て移動させるフォーカス引き込み装置において、フォー
カス光量信号の値からフォーカス光量信号の傾きｘ′を
出力する手段と、出力された傾きと予め対物レンズの所
定の位置で得られたフォーカス光量信号の傾きＸ_L′か
らゲイン補正係数Ｋを算出する手段と、算出されたゲイ
ン補正係数を位置制御ループの制御値に乗算する手段を
具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学的情報記録媒
体の媒体面に光ビームのフォーカスを合わせるフォーカ
ス引き込み装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学的に情報を記録し、また記録
されている情報を読み出す記録媒体の形態としては、デ
ィスク状、カード状、テープ状のものなど各種のものが
知られている。これらの光学的情報記録媒体には、随意
に記録、再生の可能なものや、追記的に記録、再生可能
なものや、再生のみ可能なもの等がある。特に、記録媒
体としての光カードは製造の容易さ、携帯性のよさ、ア
クセス性のよさなどの特徴から用途が拡大されて行くと
考えられている。そして、この光カードを対象とする光
学的情報記録再生装置として、種々のものが提供されて
いる。

【０００３】ところで、このような光学的情報記録再生
装置では、常にオートトラッキングやオートフォーカス
制御を行いつつ、情報の記録、再生を行っている。ま
た、記録媒体への情報の記録は記録情報に従って変調さ
れ、微小スポット状に絞られた光ビームで情報トラック
を走査することにより行い、光学的に検出可能な情報ピ
ット列として一連の情報が記録される。また、記録媒体
からの情報の再生は、媒体に記録が行われない程度の低
パワーの光ビームスポットで、情報トラックの情報ピッ
ト列を走査し、記録媒体から反射光、または透過光を検
出し、得られた検出信号をもとに記録情報が再生され
る。

【０００４】図７は従来の光学的情報記録再生装置の光
学系の構成例を示した図である。図７において、１０１
は記録、再生光源の半導体レーザである。半導体レーザ
１０１から射出された発光光束は、コリメータレンズ１
０２で平行化された後、回折格子１０３で複数光束に分
割される。分割された光束は偏光ビームスプリッタ１０
４、１／４波長板１０５を通り、対物レンズ１０６で光
カード１０７上に微小光スポットとして集光される。ま
た、光カード１０７からの反射光は、対物レンズ１０
６、１／４波長板１０５、偏光ビームスプリッタ１０
４、トーリックレンズ１０８を経由して光検出器１０９
で検出され、光検出器１０９の検出信号によって情報の
再生信号、トラッキング及びフォーカスの制御信号が作
成される。また、回折格子１０３で分割された光束のう
ち、０次回折光を用いて記録、再生、及びフォーカス制
御（以下、ＡＦと称す）が行われ、±１次回折光を用い
てトラッキング制御（以下、ＡＴと称す）が行われる。
なお、この場合、ＡＦは非点収差方式、ＡＴは３ビーム
方式である。

【０００５】図８（ａ）は光カードの概略的平面図であ
る。光カード１０７には情報記録再生トラックが多数平
行に配列されており、その一部がＴ１，Ｔ２，Ｔ３…と
して示されている。このトラックはトラッキングトラッ
クｔｔ１〜ｔｔ４でそれぞれ区分されている。トラッキ
ングトラックｔｔ１〜ｔｔ４は、溝又はトラックＴ１〜
Ｔ３とは光の反射率の異なる物質で形成され、トラッキ
ング信号を得るガイドとして使用される。図８（ａ）は
トラックＴ３に情報を記録、または再生する場合の例を
示しており、記録、再生、ＡＦ用の０次回折光１１０は
トラックＴ３上に、ＡＴ用±１次回折光１１１，１１２
は各々トラッキングｔｔ３，ｔｔ４に照射されている。
ここで、回折光１１１，１１２からの反射光によりトラ
ッキング制御信号が得られ、０次回折光１１０が正しく
トラックＴ３上を走査する様に制御される。また、回折
光１１０，１１１，１１２は、ＡＦ及びＡＴ制御のもと
で同一の位置関係を保ったまま図示しない機構で光カー
ド１０７の情報トラック上を図面上左右に走査される。

【０００６】この走査方式には、光学系を動かす方式と
光カードを動かす方式とがあるが、どちらの方式であっ
ても、光学系と光カードは相対往復運動をするために、
光カード両端に一定速度でない部分が生じる。この様子
を図８（ｂ）に示している。図８（ｂ）の横軸は光カー
ドの左右方向を表わし、縦軸は光学系と光カードとの相
対走査速度を表わしている。通常、光カード１０７の中
央部の定速走査領域が記録領域として使用される。

【０００７】図９は図８（ａ）の各回折光１１０〜１１
２の部分拡大図である。記録、再生及びＡＦ用の０次回
折光１１０は、ＡＴ用の±１次回折光１１１，１１２の
中心に位置し、トラックＴ３の中心を走査する。斜線部
１１３ａ，ｂ，ｃは、半導体レーザ１０１の強パワーに
よる０次回折光１１０による記録列で、一般的にはピッ
トと呼ばれている。ピット１１３ａ，ｂ，ｃはそれ以外
の記録列周辺と反射率が異なる為、再度弱い光スポット
１１０で走査すると０次回折光１１０の反射光はピット
１１３ａ，ｂ，ｃで変調され、再生信号が得られる。ま
た、ＡＴ用の±１次回折光１１１，１１２は記録列周辺
とトラッキングトラックｔｔ３とｔｔ４とに照射され、
その反射光によってトラッキング制御信号が得られる。

【０００８】図１０は図７の光検出器１０９の詳細と信
号処理回路を示した回路図である。図１０において、光
検出器１０９は４分割光センサ１１４、光センサ１１
５，１１６の合計６ケの光センサから構成されている。
また、光スポット１１０ａ，１１１ａ，１１２ａは、各
々図８（ａ）、図９における各回折光１１０，１１１，
１１２の光カードからの反射光を示している。光スポッ
ト１１０ａは４分割光センサ１１４上に集光され、光ス
ポット１１１ａ，１１２ａは各々光センサ１１５，１１
６上に集光される。４分割センサ１１４の各対角方向の
センサ出力は、加算回路１１７，１１８で各々加算され
る。

【０００９】加算回路１１７，１１８の出力は同じく加
算回路１２１で加算され、情報再生信号ＲＦとして再生
される。即ち、情報再生信号ＲＦは４分割光センサ１１
４に集光する光スポット１１０ａの総和に相当する。ま
た、加算回路１１７，１１８の出力は差動回路１２０で
減算され、フォーカス制御信号Ａ_fとなる。即ち、フォ
ーカス制御信号Ａ_fは４分割光センサ１１４の各対角方
向の和同士の差分である。この非点収差方式は文献に詳
しいのでここでは説明を省略する。光センサ１１５，１
１６の出力は差動回路１１９で減算され、トラッキング
制御信号Ａ_tとなる。通常、このトラッキング制御信号
Ａ_tが零になる様に制御され、これによって光スポット
を情報トラックに追従して走査させるためのトラッキン
グ制御が行われる。また、加算回路１１７，１１８の出
力は加算回路１２２で加算され、フォーカス光量信号Ｐ
_fとなる。フォーカス光量信号は４分割センサ１１４、
光センサ１１５，１１６に集光する光スポット１１０
ａ，１１１ａ，１１２ａの総和に相当する。

【００１０】図１１は従来の光学的情報記録再生装置の
フォーカス引き込み装置を示した図である。図１１にお
いては、図１０で作成されたフォーカス光量信号Ｐ_fと
フォーカス制御信号Ａ_fを用いてフォーカスの引き込み
を行う。以下、具体的に説明する。まず、２０１はフォ
ーカス制御信号の位相補償を行う位相補償回路、２０２
はフォーカス制御信号のレベルを所定値と比較して２値
化するためのコンパレータである。コンパレータ２０２
は後述するようにフォーカス制御信号Ａ_fのゼロクロス
や所定のレベルを検出し、ＭＰＵ２０３に出力する。ま
た、２０４は差動増幅器であり、図１０のフォーカス光
量信号Ｐ_fとフォーカス目標位置信号を発生する目標位
置信号発生回路２０５の出力との差を検出する。

【００１１】差動増幅器２０４の出力信号は位相補償器
２０６を経由して切換ＳＷ２０７のＸ端に出力される。
一方、切換ＳＷ２０７のＷ端には位相補償器２０１の出
力信号が入力され、切換ＳＷ２０７ではＭＰＵ２０３の
指令に基づいてＷまたはＸに切り換える。切換ＳＷ２０
７の出力は切換ＳＷ２０８のＹ端に接続され、そのＺ端
はＡＦ引込みパルス発生回路２０９の出力に接続されて
いる。ＡＦ引込みパルス発生回路２０９はＭＰＵ２０３
の制御に基づいてフォーカスの引き込みに必要な引込み
パルスを出力する回路である。切換ＳＷ２０８は、ＭＰ
Ｕ２０３の指令によってＹまたはＺ端に切り換えられ
る。切換ＳＷ２０８の出力は、ＡＦコイル２１１を駆動
するＡＦコイルドライバー２１０に入力され、対物レン
ズ２１２はＡＦドライバー２１０の駆動によって記録担
体面（光カード）と垂直方向に移動するように構成され
ている。

【００１２】図１２（ａ）は対物レンズを光カード面に
対して垂直方向に駆動したときの距離ｘに対するフォー
カス光量信号の変化を示した図である。図１２（ａ）に
おいて、まずｘ＝０は合焦位置、距離ｘの負側は光カー
ドのある方向を示している。また、距離ｘの近いは光カ
ード面に対して近い、距離ｘの正側の遠いは光カード面
に対して遠いを意味している。ここで、対物レンズを距
離の負側から合焦位置に向けて移動させると、始めはフ
ォーカス光量信号Ｐ_fは徐々に増加するが、合焦位置に
近づくにつれ、ｘ_L点までは急激に増加している。そし
て、それからフォーカス光量信号の増加率は小さくなっ
て、合焦位置を過ぎると徐々に減少している。

【００１３】図１２（ｂ）は図１２（ａ）と同様に距離
に対するフォーカス制御信号Ａ_fの変化を示した図であ
る。同様に対物レンズを距離の負側から合焦位置に向け
て移動させると、フォーカス制御信号Ａ_fは合焦点近傍
で一旦負になり、合焦点で０になる。また、合焦点を通
り過ぎると、一旦正になり、それから対物レンズが遠ざ
かるにつれ、０に収束していく。

【００１４】次に、従来のフォーカス引込み動作につい
て説明する。まず、ＭＰＵ２０３はフォーカスの引き込
みに際し、対物レンズを合焦位置に向けて移動させるた
めに目標位置信号発生回路２０５に引込み開始指令信号
を出力する。これを受けて、目標位置信号発生回路２０
３は時間とともに増加する目標光量信号Ｐ_fTを差動増幅
器２０４に出力する。差動増幅回路２０４ではフォーカ
ス光量信号Ｐ_fと目標光量信号Ｐ_fTの差分に比例した出
力信号を位相補償器２０６に出力し、位相補償器２０６
では位相補償後の信号を切換ＳＷ２０７のＸ端子に出力
する。

【００１５】この場合、切換ＳＷ２０７はＭＰＵ２０３
の指令によりＸ端子側に、切換ＳＷ２０８もＭＰＵ２０
３の指令によりＹ端子側に接続されており、位相補償器
２０６の出力信号は切換ＳＷ２０７，２０８を経由して
ＡＦコイルドライバー２１０に供給される。これによ
り、位置制御ループの働きでＡＦコイル２１１が駆動さ
れ、対物レンズは合焦位置に向けて徐々に移動する。こ
のとき、図１１（ｂ）のように合焦点に近づくにつれ、
フォーカス制御信号は負側に増加し、フォーカス制御信
号が所定レベルのＡ_Lに達した時に、コンパレータ２０
２はＭＰＵ２０３にタイミング信号を送出する。ＭＰＵ
２０３はタイミング信号を受けると、切換ＳＷ２０８を
Ｚ端子に切換えると共に、ＡＦ引込みパルス発生回路２
０９にＡＦ引込みパルスの発生を指示する。これは、対
物レンズを図１２（ａ）のｘ_Lの位置から合焦点に向け
て駆動するオープン制御のパルスである。

【００１６】合焦位置に近づくと、図１２（ｂ）のよう
にフォーカス制御信号Ａ_fは合焦点でゼロクロスする。
コンパレータ２０２はこのゼロクロスを検出しており、
ＭＰＵ２０３にゼロクロスのタイミングを知らせる。Ｍ
ＰＵ２０３はゼロクロスのタイミングで切換ＳＷ２０７
をＷ端子側に、切換ＳＷ２０８をＹ端子側に切り換える
ことにより、フォーカス制御ループをオンし、フォーカ
スの引き込みを行う。以後、フォーカス制御信号Ａ_fに
よるフォーカスサーボ状態となる。従来はこのようにし
てフォーカス引込みを行っている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１２
（ａ）のフォーカス光量信号においては、必ずしも光カ
ードと対物レンズの距離ｘとは比例関係になっていな
い。ここで、図１２（ａ）の横軸の負側において、距離
が合焦点０から遠いところでは（対物レンズは光カード
面に近い）、距離ｘに対するフォーカス光量信号の変化
率は小さく、それから合焦点０に近づくにつれ、ｘ_L点
近傍まではフォーカス光量信号の変化率は急激に大きく
なっている。

【００１８】このような場合、前述のように目標光量信
号とフォーカス光量信号の差分に比例した駆動力で対物
レンズの位置制御を行うと、距離ｘが負側の合焦点から
離れた位置では制御ゲインが低下してしまう。即ち、こ
のような位置においては、図１２（ａ）に示すように距
離変化Δｘに対する光量信号の変化はΔＰ_fAであるのに
対し、合焦点の近傍では同じΔｘに対する光量信号の変
化はΔＰ_fBであり、同じ距離ΔｘであってもΔＰ_fAはΔ
Ｐ_fBよりも小さい。そのため、特に前述のように距離ｘ
が負側の合焦点から離れた位置においては制御ゲインが
低下し、対物レンズの駆動力が低下してしまう。従っ
て、フォーカス引き込み時に制御ゲインが低下した状態
で、外部振動が装置に加わると、対物レンズの位置制御
が外れやすく、制御不能な状態になってフォーカスを引
き込むことができないという問題があった。

【００１９】そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑
み、外部振動が加わった場合においても、安定してフォ
ーカスの引き込みを行うことができるフォーカス引き込
み装置を提供することを目的としたものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、光源の
光ビームを記録媒体上に収束する対物レンズをフォーカ
ス光量信号と所定の目標信号の差分に応じて制御する位
置制御ループを備え、フォーカスの引き込み時に前記位
置制御ループの制御動作によって、前記対物レンズを合
焦位置に向けて移動させるフォーカス引き込み装置にお
いて、前記フォーカス光量信号の値からフォーカス光量
信号の傾きを出力する手段と、出力された傾きと予め対
物レンズの所定の位置で得られたフォーカス光量信号の
傾きからゲイン補正係数を算出する手段と、算出された
ゲイン補正係数を前記位置制御ループの制御値に乗算す
る手段とを有することを特徴とするフォーカス引き込み
装置によって達成される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１
の実施形態を示したブロック図である。なお、図１では
図１１の従来装置と同一部分は同一符号を付して詳しい
説明を省略する。即ち、図１において位相補償器２０
１、切換ＳＷ２０７、切換ＳＷ２０８、ＡＦコイルドラ
イバー２１０、ＡＦコイル２１１は図１１のものと同じ
である。図１０の信号処理回路で生成されたフォーカス
制御信号Ａ_fは位相補償器２０１に入力され、位相補償
した信号をＡＦドライバー２１０に供給することによっ
て対物レンズ２１２をフォーカス方向に駆動し、フォー
カス制御を行う。なお、この場合、図１では示していな
いが、実際には図７の光学系が設けられていて、半導体
レーザ１０１からの光ビームはコリメータレンズ１０
２、回折格子１０３、対物レンズ２１２（図７の対物レ
ンズ１０６に対応）などを通して光カード１０７上に照
射されているものとする。

【００２２】また、コンパレータ２０２、位相補償器２
０６、ＡＦ引込みパルス発生回路２０９、ＭＰＵ２０３
も図１１のものと同じである。コンパレータ２０２はフ
ォーカス制御信号Ａ_fの所定のレベルＡ_L及びフォーカ
ス制御信号Ａ_fのゼロクロスを検出し、ＭＰＵ２０３に
通知する。また、本実施形態では、Ａ／Ｄコンバータ２
１３、Ｄ／Ａコンバータ２１４が設けられ、フォーカス
引き込み時にＡ／Ｄコンバータ２１３でフォーカス光量
信号Ｐ_fが一定時間ごとにＭＰＵ２０３に取り込まれ
る。フォーカス光量信号Ｐ_fは図１０の信号処理回路で
生成された信号である。Ｄ／Ａコンバータ２１４はＭＰ
Ｕ２０３からの制御値をアナログ信号に変換し、位相補
償器２０６に出力する。本実施形態では、詳しく後述す
るようにＭＰＵ２０３は対物レンズ２１２の合焦点まで
の距離によらず制御ゲインを一定に補正する機能を持っ
ており、補正した制御値をＤ／Ａコンバータ２１４を介
して位置制御ループに供給することにより、安定してフ
ォーカスの引き込みを行うものである。

【００２３】次に、本発明による制御ゲインの補正方法
の原理を図２に基づいて説明する。まず、図２（ａ）は
フォーカス光量信号の傾き（変化率）を示した図で、横
軸がフォーカス光量信号Ｐ_f、縦軸が図１２（ａ）のフ
ォーカス光量信号の微分値、つまり傾きｘ′である。ま
た、図２（ｂ）はフォーカス光量信号の振幅と対物レン
ズの光カード面に対する距離の関係を示している。即
ち、図２（ｂ）は横軸がフォーカス光量信号Ｐ_f、縦軸
が図１２（ａ）の負側の距離、つまり対物レンズが合焦
点から光カード面に対して近づく方向の距離−ｘであ
る。図２（ｂ）において、ｘ＝ｆ（Ｐ_f）は距離がフォ
ーカス光量信号Ｐ_fの関数であることを示しており、フ
ォーカス光量信号Ｐ_fの値がわかれば距離−ｘがわか
る。また、図２（ａ）において、傾きｘ′はｘ′＝ｆ′
（Ｐ_f）＝ｇ（Ｐ_f）で表わされ、フォーカス光量信号
Ｐ_fの値がわかると、傾きｘ′を得ることができる。

【００２４】ここで、対物レンズのｘ方向の位置を何ら
かの方法で測定し、フォーカス光量信号Ｐ_fとの関係が
わかっていれば、ｘ′＝ｇ（Ｐ_f）を求めることができ
る。本実施形態では、予め対物レンズの位置とフォーカ
ス光量信号の関係がわかっており、関数ｇ（Ｐ_f）は既
知であるものとする。なお、ｆ（Ｐ_f）は図２に示すよ
うにフォーカス光量信号Ｐ_f＝Ｐ_fNで最小であり、詳し
く後述するようにＰ_f＝Ｐ_fN〜Ｐ_fLまでの間で制御ゲイ
ンを補正するものである。

【００２５】具体的には、まず図２に示すようにｘ＝ｘ
_Lにおけるフォーカス光量信号Ｐ_f＝Ｐ_fLでの傾きをｘ
_L′＝ｇ（Ｐ_fL）として算出しておく。ｘ_Lは図１２
（ａ）のｘ_Lに対応し、図１２（ｂ）のフォーカス制御
信号Ａ_fがＡ_Lになるときの距離に対応している。つま
り、対物レンズを位置制御するときの最終位置の距離に
対応している。但し、ｘ_Lとしてはこれに限ることはな
く、位置制御の最終位置付近であってもよい。このよう
にして予めｘ_L′の値を求め、メモリに記憶させてお
く。次に、制御周期ごとにフォーカス光量信号Ｐ_fの値
から傾きをｘ′＝ｇ（Ｐ_f）として算出し、得られた
ｘ′の値と先のｘ_L′の値からゲイン補正係数をＫ＝
ｘ′／ｘ_L′として算出する。そして、制御周期ごとに
ゲイン補正係数Ｋを位置制御ループの制御値に乗算す
る。こうすることにより、図１２（ａ）のように対物レ
ンズの距離とフォーカス光量信号が比例関係にない場合
であっても、対物レンズの各位置において制御ゲインが
一定となるように補正でき、特に対物レンズが合焦点か
ら遠い場合の制御ゲインの低下による駆動力の不足を補
うことができる。

【００２６】また、図２（ａ），（ｂ）の破線は、各々
フォーカス光量信号にオフセットΔＰ_Nが発生した場合
のフォーカス光量信号の傾きと対物レンズの距離を示し
ている。このようにフォーカス光量信号にオフセットが
ある場合の傾きｘ′は図２（ａ）の破線のように、ｘ′
＝ｇ（Ｐ_f−ΔＰ_N）となり、Ｐ_fからΔＰ_Nを引いて
関数ｇに代入することにより、傾きを得ることができ
る。

【００２７】次に、本実施形態の具体的な動作を図３、
図４に基づいて説明する。図３はフォーカス引き込み動
作を示したフローチャート、図４はフォーカス引き込み
時の各部の信号を示した図である。まず、フォーカスを
引き込む場合、ＭＰＵ２０３は切換ＳＷ２０７を図４
（ｄ）のようにＸ端に、切換ＳＷ２０８を図４（ｅ）の
ようにＹ端に接続し、対物レンズ２１２の位置制御ルー
プをオン状態とする。図４においては、時刻ｔ₀で位置
制御ループをオンし、フォーカスの引き込み動作をスタ
ートする。

【００２８】この状態で、フォーカス光量信号Ｐ_fがＡ
／Ｄコンバータ２１３でサンプリングされ（Ｓ１）、Ｍ
ＰＵ２０３に取り込まれる。フォーカス光量信号は、一
定時間ごとにＡ／Ｄコンバータ２１３でＭＰＵ２０３に
取り込まれる。ＭＰＵ２０３はコンパレータ２０２の出
力信号を監視し、フォーカス制御信号Ａ_fのレベルがＡ
_f≦Ａ_Lであるかどうかを判定する（Ｓ２）。つまり、
コンパレータ２０２でフォーカス制御信号Ａ_fのレベル
と所定レベルＡ_Lを比較しており、ＭＰＵ２０３はその
出力信号によってフォーカス制御信号Ａ_fが所定レベル
Ａ_Lに達したかどうかを判定する。

【００２９】なお、この場合は、フォーカスの引き込み
動作がスタートしたばかりであるので、対物レンズ２１
２は合焦点に対して所定距離だけ離れており、図４
（ｂ）のようにフォーカス制御信号Ａ_fは０レベルであ
る。よって、Ｓ２においてはＮｏと判定され、ＭＰＵ２
０３はＳ３において１回目のサンプリングかどうかを判
定する。このときは、ＭＰＵ２０３は１回目のサンプリ
ングであるので、ＹＥＳと判定し、Ｓ４に進んで、フォ
ーカス光量信号Ｐ_fのオフセット量ΔＰ_NをΔＰ_N＝Ｐ
_f−Ｐ_fNとして算出する。Ｐ_fはＳ１でサンプリングさ
れたフォーカス光量信号の値、Ｐ_fNは既知の値で、図２
に示すようにオフセットがない状態での合焦位置から十
分近い位置でのフォーカス光量信号の値である。つま
り、Ｓ４においては、１回目のサンプルでは合焦位置か
ら十分に離れており、フォーカス光量信号Ｐ_fの値は最
小であるので、Ｐ_fNとのずれ量を算出することで、オフ
セット量ΔＰ_Nを得ている。また、Ｓ４において、ＭＰ
Ｕ２０３はＳ１で得られたフォーカス光量信号の値Ｐ_f
を目標光量信号Ｐ_fTとしてセットする。

【００３０】次いで、ＭＰＵ２０３は得られた目標光量
信号Ｐ_fTに所定のａの値を加算し（Ｓ５）、続いてその
ときのフォーカス光量信号の傾きｘ′を算出する（Ｓ
６）。傾きｘ′は図２で説明したようにｘ′＝ｇ（Ｐ_f
−ΔＰ_N）の演算で得られる。また、関数ｇは前述のよ
うに既知であり、フォーカス光量信号Ｐ_fの多項式を用
いて求めてもよいし、予めメモリにテーブル化しておい
て読み出すようにしてもよい。続いて、ＭＰＵ２０３は
得られたｘ′の値を用いてゲイン補正係数ＫをＫ＝ｘ′
／ｘ_L′として算出する（Ｓ７）。ｘ_L′は図２で説明
したように、ｘ＝ｘ_Lのときのフォーカス光量信号の傾
きであり、既知の値である。次いで、ＭＰＵ２０３は位
置制御ループへの制御値Ｖ₀を算出する（Ｓ８）。

【００３１】制御値Ｖ₀は、Ｖ₀＝（Ｐ_fT−Ｐ_f）×Ｇ
×Ｋで算出される。Ｐ_fTはＳ５の目標光量信号の値、Ｐ
_fはＳ１のフォーカス光量信号Ｐ_fの値、ＫはＳ７で得
られたゲイン補正係数である。また、Ｇはｘ＝ｘ_Lでの
傾きｘ_L′のときに必要なゲイン定数であり、既知の値
である。ＭＰＵ２０３は算出した制御値Ｖ₀をＤ／Ａコ
ンバータ２１４に出力する（Ｓ９）。制御値Ｖ₀はＤ／
Ａコンバータ２１４でアナログ値に変換して位相補償器
２０６に供給され、位相補償器２０６では位相補償を行
い、位相補償後の信号は切換ＳＷ２０７，２０８を通っ
てＡＦドライバー２１０に供給される。ここで、制御値
Ｖ₀は前述のように目標光量信号Ｐ_fTとフォーカス光量
信号Ｐ_fの差分にゲイン定数を乗算した値であり、目標
に対する差分に応じてＡＦコイル２１１を駆動するよう
に制御が働き、対物レンズ２１２は目標光量信号に相当
する位置に制御される。

【００３２】以上で１回目の制御を終了し、一定時間後
再びＳ１でフォーカス光量信号Ｐ_fがサンプリングさ
れ、ＭＰＵ２０３は同様の処理を行う。但し、２回目の
制御においては、Ｓ３でＮｏ判定されるので、Ｓ４を経
由しないでＳ５に進み、先の目標光量信号Ｐ_fTにａを加
算して目標光量信号の設定を行い、後は同様にＳ６〜Ｓ
９の処理を行う。以下、ＭＰＵ２０３は一定時間ごとに
Ｓ１〜Ｓ３、Ｓ５〜Ｓ９の処理を繰り返し行い、目標光
量信号Ｐ_fTをａづつ増加しつつ位置制御を行うことによ
って、対物レンズ２１２を徐々に合焦点に近づけてい
く。図４（ａ）はこのときのフォーカス光量信号Ｐ_f、
破線は目標光量信号Ｐ_fTを示している。目標光量信号Ｐ
_fTは前述のように一定時間ごとにａづつ増加しているの
で直線的に増加し、フォーカス光量信号Ｐ_fも前述のよ
うな制御の働きによって目標光量信号Ｐ_fTに追従してい
る。

【００３３】このようにして位置制御を行い、やがてＳ
２においてフォーカス制御信号Ａ_fのレベルがＡ_f≦Ａ
_Lになると（Ｓ２がＹＥＳ）、ＭＰＵ２０３はＳ５を経
由しないでＳ６に進み、以下同様の処理を行う。即ち、
図４（ｂ）のようにフォーカス制御信号Ａ_fが時刻ｔ_L1
でＡ_f≦Ａ_Lになった後は、ＭＰＵ２０３はＳ１〜Ｓ
２、Ｓ６〜Ｓ９の処理を繰り返し行い、目標光量信号Ｐ
_fTを固定した状態で同様の位置制御を行う。これによ
り、図４（ａ）のようにフォーカス光量信号Ｐ_fは一定
となり、対物レンズ２１２は停止状態となる。ＭＰＵ２
０３は一定時間Ｔだけ目標光量信号を固定した状態で位
置制御を行う。これは、Ａ_f≦Ａ_Lの位置で対物レンズ
２１２が停止安定するのを待ち、図示しない電流検出回
路で停止時におけるＡＦコイル２１１の電流を検出する
ためである。つまり、対物レンズ２１２を重力に抗して
静止させるだけに必要なＡＦコイル２１１の駆動電流を
検出している。

【００３４】時間Ｔが経過して時刻ｔ_L2になると、ＭＰ
Ｕ２０３は図４（ｅ）のように切換ＳＷ２０８をＺ端に
切り換える。これにより、位置制御ループはオフし、オ
ープン制御に切り換えられる。また、この切り換えと同
時に、ＭＰＵ２０３は図４（ｃ）のようにＡＦ引込みパ
ルス発生回路２０９を制御してＡＦ引込みパルスをＡＦ
コイルドライバー２１０に供給する。このときのＡＦ引
込みパルスは、先の時間Ｔの間に検出された電流値に、
更に対物レンズ２１２を引き上げるのに必要な電流を加
えた駆動電流値に相当する駆動パルスがＭＰＵ２０３で
指定され、これに応じてＡＦ引込みパルス発生回路２０
９から図４（ｃ）のようなＡＦ引込みパルスが切換ＳＷ
２０８を通ってＡＦコイルドライバー２１０に供給され
る。これにより、ＡＦコイル２１１に前述のような駆動
電流が供給され、対物レンズ２１２はオープン駆動によ
り更に合焦点に向けて移動していく。

【００３５】このとき、ＭＰＵ２０３はコンパレータ２
０２の出力を監視しており、図４（ｂ）のようにフォー
カス制御信号Ａ_fが０レベルになり、コンパレータ２０
２でゼロクロスが検出されると、ＭＰＵ２０３は図４
（ｄ），（ｅ）のように切換ＳＷ２０７をＷ端に、切換
ＳＷ２０８をＹ端に切り換える。これにより、フォーカ
ス制御ループをオンし、フォーカスの引き込みを行う。
以上でフォーカスの引き込みを完了し、以後フォーカス
制御ループによるフォーカスサーボ状態となる。また、
この後、トラッキングサーボをオンすることによって、
光カードに情報の記録、再生が可能な状態となる。

【００３６】以上のように本実施形態では、フォーカス
光量信号の値から傾きを算出し、この傾きと予め得られ
た所定位置での傾きからゲイン補正係数を算出し、得ら
れたゲイン補正係数を制御値に乗算するようにしたの
で、フォーカス光量信号と対物レンズの距離が比例関係
にない場合、制御ゲインの変化を一定に補正することが
できる。従って、特に対物レンズが合焦位置から離れて
いる場合、制御ゲインの低下を補正できるので、駆動力
の不足を補うことが可能となり、外部振動が加わっても
制御の外れを未然に防止することができる。また、フォ
ーカス光量信号のオフセット分を除去しているので、オ
フセットの影響を受けることなく、更に精度よく対物レ
ンズの位置制御を行うことができる。

【００３７】図５は本発明の第２の実施形態を示したブ
ロック図である。第１の実施形態ではフォーカス光量信
号をＡ／Ｄコンバータ２１３でサンプリングし、ＭＰＵ
２０３で傾きやゲイン補正係数を算出しているが、本実
施形態では関数発生器２１５を設けてこれらの傾きやゲ
イン補正係数の算出などを行うものである。即ち、関数
発生器２１５は入力されたフォーカス光量信号Ｐ_fから
第１の実施形態で説明したｘ′＝ｇ（Ｐ_f）の関数を発
生する。また、関数発生器２１５の内部には、ｘ′と予
めわかっているｘ_L′からゲイン補正係数ＫをＫ＝ｘ′
／ｘ_L′として算出する回路、差動増幅器２０４から出
力された目標光量信号Ｐ_fTとフォーカス光量信号Ｐ_fの
差分（Ｐ_fT−Ｐ_f）にゲイン補正係数Ｋ、第１の実施形
態で説明したゲイン乗数Ｇを乗算する回路を備えてい
る。

【００３８】差動増幅器２０４、目標位置信号発生回路
２０５は各々図１１のものと同じであり、目標位置信号
発生回路２０５はＭＰＵ２０３の指示に基づいて時間に
対して一定の割合で増加する目標位置信号Ｐ_fTを出力す
る。その他の構成は図１と同じである。このように構成
することによっても、フォーカスの引き込み時に関数発
生器２１５から位相補償器２０６に制御値Ｖ₀＝（Ｐ_fT
−Ｐ_f）・Ｋ・Ｇが出力され、図１の実施形態と全く同
様に対物レンズの位置によらず、制御ゲインが一定とな
るように補正することができる。

【００３９】なお、以上の実施形態では、目標光量信号
を時間に対して一定の割合で増加しているが、距離が一
定の割合で増加してもよい。また、フォーカス制御信号
のレベルがＡ_Lになるまで位置制御を行い、その後、オ
ープン制御に切り換えているが、フォーカス光量信号の
波形によってはフォーカス光量信号のゼロクロス点まで
位置制御を行い、ゼロクロス点でフォーカス引き込みを
行ってもよい。更に、フォーカス光量信号は光センサの
感度や半導体レーザの発光強度、あるいは信号処理回路
の特性などによって機差バラツキを生じることがあるの
で、次のように補正するのが望ましい。

【００４０】図６はフォーカス光量信号の機差バラツキ
を示している。横軸は対物レンズと光カード間の距離
ｘ、縦軸は光センサに入射する光量の強度を示すフォー
カス光量信号Ｐ_fである。また、はフォーカス光量信
号の標準値を示しており、ｘ＝ｆ（Ｐ_f）である。は
機差バラツキによってレベルの異なるフォーカス光量信
号を示している。ここで、図６のように機差バラツキに
よってフォーカス光量信号が変化した場合、ｘ＝ｆ（Ｐ
_f）はフォーカス光量信号Ｐ_fの振幅の方向に相似形で
ある。そこで、の標準状態におけるフォーカス光量信
号Ｐ_fの最大値と最小値を測定し、その差（振幅）を標
準振幅値ａとし、機差バラツキによるの場合の振幅値
をｂとすると、両者は相似形であるので、の場合のｘ
は、ｘ＝ｆ〔（ａ／ｂ）・Ｐ_f〕で表わすことができる。ａは標準値として固定してお
く。また、装置の組立、調整時にｂの値を測定し、ＥＥ
ＰＲＯＭに記憶させておく。

【００４１】ＭＰＵ２０３においては、Ａ／Ｄコンバー
タ２１３でサンプリングされたフォーカス光量信号Ｐ_f
の値を、Ｐ_fC＝（ａ／ｂ）・Ｐ_f として補正する。以後ＭＰＵ２０３は補正した値を用い
て前述のような制御を行う。こうすることにより、機差
バラツキを補正でき、より正確に位置制御を行うことが
できる。また、光カードのローディングごとや一定時間
ごとにフォーカス光量信号を測定し、その値を用いて補
正することにより、機差バラツキだけでなく、環境変化
や経時変化にも対応することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、対
物レンズの位置に応じて制御ゲインが一定となるように
補正することにより、対物レンズが合焦位置から離れた
ときの制御ゲインの低下による駆動力の不足を補うこと
ができ、外部振動が加わった場合においても、制御が外
れることなく、フォーカスの引き込みを安定して行うこ
とができる。また、フォーカス光量信号からオフセット
分を除去することにより更に正確に位置制御を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフォーカス引き込み装置の一実施形態
を示したブロック図である。

【図２】本発明による制御ゲインの補正の原理を説明す
るための図である。

【図３】図１の実施形態の動作を示したフローチャート
である。

【図４】図１の実施形態のフォーカス引き込み時の各部
の信号を示したタイムチャートである。

【図５】本発明の第２の実施形態を示したブロック図で
ある。

【図６】機差バラツキによって振幅の異なるフォーカス
光量信号を示した図である。

【図７】従来の光学的情報記録再生装置の光学系の構成
を示した図である。

【図８】光カードの記録面及びその領域に対する走査速
度の関係を示した図である。

【図９】図８の光カードの一部を拡大して示した図であ
る。

【図１０】図７の光学系の光検出器及びその出力信号を
処理する信号処理回路を示した図である。

【図１１】従来例のフォーカス引き込み装置を示した図
である。

【図１２】図１１の装置のフォーカス引き込みに用いら
れるフォーカス光量信号とフォーカス制御信号を示した
図である。

【符号の説明】

１０１半導体レーザ１０７光カード１０９光検出器２０１，２０６位相補償器２０２コンパレータ２０３ＭＰＵ２０７，２０８切換ＳＷ２０９ＡＦ引込みパルス発生回路２１０ＡＦコイルドライバー２１１ＡＦコイル２１２対物レンズ２１３Ａ／Ｄコンバータ２１４Ｄ／Ａコンバータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源の光ビームを記録媒体上に収束する
対物レンズをフォーカス光量信号と所定の目標信号の差
分に応じて制御する位置制御ループを備え、フォーカス
の引き込み時に前記位置制御ループの制御動作によっ
て、前記対物レンズを合焦位置に向けて移動させるフォ
ーカス引き込み装置において、前記フォーカス光量信号
の値からフォーカス光量信号の傾きを出力する手段と、
出力された傾きと予め対物レンズの所定の位置で得られ
たフォーカス光量信号の傾きからゲイン補正係数を算出
する手段と、算出されたゲイン補正係数を前記位置制御
ループの制御値に乗算する手段とを有することを特徴と
するフォーカス引き込み装置。
【請求項２】請求項１に記載のフォーカス引き込み装
置において、前記傾き出力手段は、フォーカス光量信号
からオフセット分を減算し、オフセット分の除去された
フォーカス光量信号の値から傾きを出力することを特徴
とするフォーカス引き込み装置。
【請求項３】請求項１に記載のフォーカス引き込み装
置において、予め決められたフォーカス光量信号の標準
の振幅値及び予め測定されたフォーカス光量信号の振幅
値に基づいて前記フォーカス光量信号の値を補正する補
正手段を有することを特徴とするフォーカス引き込み装
置。
【請求項４】請求項１に記載のフォーカス引き込み装
置において、前記位置制御ループは、フォーカス引き込
み時に対物レンズを合焦点近傍まで移動させることを特
徴とするフォーカス引き込み装置。