JPS61198432A - フオ−カス制御装置 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明はピックアップの光学系とかディスクの主装置用
のフォーカス制御装置に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 近年、コンピュータ等情報に関連する産業の進展が目ざ
ましく、取扱われる情報量が飛躍的に拡大化する状況に
ある。

このため、従来の磁気ヘッドに代ってレーザ光を用いて
円盤状記録媒体に情報を光学的に高密度に記録したり、
高速度で再生したりすることができる光学的記録再生装
置が注目される状況にある。

ところで、上記円盤状記録媒体（以下ディスクという）
に記録したり、再生する場合、対物レンズ系等からなる
光ピックアップをフォーカス状態に設定し、そのフォー
カス状態を保持する必要がある。このため、一般に、デ
ィスクからの距離に応じてその出力が変化する光検出器
の誤差信号を利用して光ピックアップをフォーカス状態
に維持可能とするフォーカスサーボ領域内に設定し、そ
の後フォーカスサーボを作動させることにより、フォー
カス状態に保持する方法が採用される。

この種の装置の従来例として、例えば特開昭５６−７２
４６号公報がある。

この従来例において開示されているように、臨界角法を
用いることにより、光検出器の誤差信号出力はフォーカ
ス近傍において距離と共に略正弦波状に変化するため、
この正弦波状に変化する領域に入ったとき、フォーカス
サーボを作動させればその波形の略中央のフォーカス状
態に設定できる。

しかしながら、上記光ピックアップの光学系部分とか光
検出器等にばらつきがある場合とか、ディスクの反射率
あるいは透過率等が製品ごとにばらついたりした場合、
上記誤差信号の出力レベルとか出力波形が変化してしま
うため、オートフォーカスを正しく設定することができ
なくなってしまうという問題があった。

［発明の目的］ 本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、光ピ
ックアップの光学系とかディスクの反射率等がばらつく
場合にもフォーカスサーボ領域内に引き込み可能とする
フォーカス制御装置を提供することを目的とする。

［発明の概要］ 本発明は実際にオートフォーカスを動作させるに先立ち
、光ピックアップを駆動して、各状態での光検出器の誤
差信号出力を取りこみ、該誤差信号の出力レベルに基づ
いてフォーカスサーボループをＯＮにする場合の判別用
しきい値を設定することにより、光ピックアップのばら
つきとかディスクの反射率等に左右されないで確実にオ
ートフォーカスできるようにしている。

［発明の実施例］ 以下図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図ないし第４図は本発明の１実施例に係り、第１図
は１実施例の主要部を示し、第２図はフォーカス用光学
系とディスクとの距離に対するフォーカスエラー信号の
出力波形を示し、第３図は１実施例のフローチャートを
示し、第４図はフォーカスサーチする場合のフローチャ
ートを示す。

本発明の１実施例を備えた光学的記録再生装置１の主要
部は第１図に示す構成である。

図示しないレーザ光は対物レンズ２によって、回転駆動
される光学的記録媒体としてのディスク３に集光してス
ポット状に照射できるようにしである。

上記レーザ光は記録時には高いエネルギー密度の状態で
使用され、再生時には弱いエネルギー密度で使用される
。

上記対物レンズ２は、フォーカスドライバ４を経てフォ
ーカスコイル５に印加される駆動信号レベルによって、
ディスク３からの距離が変化されるようにしてあり、正
規の使用状態ではディスク３でレーザ光がスポット状に
集光（ジャスト）フォーカス状態である。

上記ディスク３で反射された光は、対物レンズ２で平行
光束にされ、その後λ／４板、偏光ビームスプリッタの
作用により光路が変えられフォーカス設定用に用いられ
る４分割光検出器６に入射される。（具体的な光学系は
例えば特開昭５６−７２４６号に記載のものを用いれば
よい。）上記４分割光検出器６におけるフォトダイオー
ドＤ１．Ｄ２　：Ｄａ　、Ｄ４の出力は、加算器７゜８
でそれぞれ加算される。しかして加算器７．８の出力は
さらに加算器９及び減算器（差動増幅器）１０でそれぞ
れ直流加算信号Ｓ。０とフォーカスエラー信号５ＦＥＲ
にされ、ＣＰＬＩ　１３のＡ／Ｄコンバータ１２に入力
されるようにしである。

上記フォーカスエラー信号５ＦＥＲは、臨界角法（例え
ば特開昭５６−７２４６号に示される。）によって、対
物レンズ２がディスク３に近い距離から離れるに従って
、第２図に示すように、フオ−カス位置（ＪＵＳＴ　　
Ｆｏｃｕｓ）ＬＪに近ブくにつれ、一旦出力レベルが谷
に落ち込むようにさがり、その後フォーカス位置ＬＪを
略中夫に含むフォーカス引込み範囲Ｗ内においては急激
に立ち上がり、極大点に達した後再び急激に立ち下がり
、谷状部分を経てゆっくりと増加する出力波形を示すこ
とが特徴的である。

従って、１実施例に係る記録再生装置１は、対物レンズ
２を第２図におけるディスク３に近い距離状態にあらか
じめ設定し、その後対物レンズ２を遠ざけていき、最初
の谷に落ち込む途中のレベルＳａを検出し、その後フォ
ーカス引込み範囲Ｗ内における例えばフォーカス位［Ｌ
Ｊに十分近い位置でのレベルｓｂを検出した場合にフォ
ーカスサーボを作動させることにより、その後短時間で
（ジャスト）フォーカス状態に設定できるようにしであ
る。

ところで上記ＣＰＬＩ　１３は、図示しないＲＯＭに書
き込まれたプログラムデータを読み込み、そのプログラ
ム内容を解読して順次実行する。

即ち、ＣＰＵ１３は、Ｉ１０ポートＢ（符号１４）を経
てフォーカスレベル設定のためのゲイジタルデータ出力
ＤＳを順次変化し、この出力はＤ／Ａコンバータ１５に
よってアナログ量に変換され、フォーカスコイル５には
対物レンズ２をディスク３から少しずつ遠ざける信号が
印加される。

しかして、微小量ずつ移動された対物レンズ２の各位置
で、検出されたフォーカスエラー信号５ＦＥＲは、Ａ／
Ｄコンバータ１２を経てディジタルデータＤＳＦＥＢに
されてメモリ１６に順次格納されるようにしである。従
って、上記Ｉ１０ボート８１４から出力されるディジタ
ルデータ量を第２図におけるフォーカス引込み！５囲Ｗ
をカバーでき　　　　゛るように、適宜のステップ数及
びステップ幅のものに設定することにより、上記メモリ
１６内には第２図の特性に対応するディジタルデータＤ
ＳＦＥＲが順次格納される。

上記各微小変位位置に於けるフォーカスエラー信号Ｓ、
ＥＲのデータＤＳ、ＥＲの取込ミハ、Ｉ１０ボートＢ１
４からのディジタルデータＤＳを増加（又は減少）させ
て出力した際における光検出器６から出力されるフォー
カスエラー信号５ＦＥＲをＡ／Ｄコンバータ１２を経て
ディジタル量にして順次格納するのみであるので非常に
高速度で行うことができる。

この処理過程を第３図（ａ）のフローチャートで示す。

即ら、レベルセットのスタートによりＩ１０ボートＢ１
４から出力されるデータ内容はクリアされ、対物レンズ
２は初期位置に位置される。しかして、対物レンズ２を
微小ピッチ量ずつ移動するのに相当するステップ変数（
インデックス）ＩをＯに設定し、この変数１を変えた場
合、Ａ／Ｄコンバータ１２を経て取り込まれるフォーカ
スエラー信号５ＦＥＨのディジタルデータＤＳＦＥＲを
レベルセット用エラー信号データＤＳ　　　Ｎ）に対Ｅ
Ｒ 応させる。しかして、■１０ボートＢ１４から出力され
る対物レンズ移動用ディジタルデータＤＳを１ステツプ
ずつ大きくし、これに応じてインデックス■を１ずつ増
大し、その際におけるＡ／Ｄコンバータ１２を経て取り
込゛まれるディジタルデータＤＳ　　　をエラー信号デ
ータＤＳ　　　（１）ＦＥＲＦＥＲ としてメモリ１６に順次書き込んでいく。この処理を繰
り返し、Ｉ１０ボートＢ１４がら出力されるデータ数が
所定ステップ数に達した場合（Ｉ１０ボートＢがＦＵＬ
Ｌと記す。）にデータ取込み過程を終える。

上記データの取込みが終了すると、インデックスＩ＝Ｏ
のデータが出力される等して対物レンズ２は初期位置に
戻される。しかして、ＣＰＵ１３は、上記メモリ６のデ
ータＤｓＦ、Ｒを読出し、算術演算論理ユニット（ＡＬ
Ｕと記す）１７内で、比較等の演算を行い、データの最
大値ＤｓＦ、ＲＨＡｘ。

最小値ＤＳＦＥＲＮ□−び平均値ＤｓＦＥＲＡｖを求め
る等の処理を行う。

この処理過程を第３図（ｂ）に示す。

即ち、インデックス■をＯにしてクリアし、この場合で
のメモリデータＤＳ、ＥＲをデータの最大値ＤＳＦ、Ｒ
ＨＡｘ、最小値ＤｓＦ、ＲＨＩＮ、総和値ＤＳＦ５工。

□をそれぞれ収納するためのレジスタ内に代入する。

しかして、インデックスＩを１つ大きくし、その場合に
おけるメモリデータＤＳ　　　（１）（こＦＥＢ の場合Ｉ＝１）が前記レジスタ内の最大値ＤＳＦＥＲＨ
ＡＸより大きい場合にはこの大きい場合で置換し、小さ
い場合には置換しない。しかして、このメモリデータＤ
Ｓ　　　（１）がレジスタ内の最小ＥＲ 値Ｏ８より小さい場合にはこの値で置換し、ＦＥＢ）Ｉ
ＴＮ そうでない場合には置換しない。このことをインデック
スＩの値を１ずつ増大して繰り返し行う。

これらの比較及び置換等の処理がされたメモリデータは
加算されて、総和値ＤＳ　　　　の値にされＥＲＴＯＴ る。この処理がインデックスＩの最大数（例えば２５５
）に達するまでインデックスＩを１つずつ大きくして繰
り返して行われ、最大数に達すると、上記総和数ＤＳ　
　　　をステップ総数（Ｉ−０かＥＲＴＯＴ ら始まるのでこの場合インデックスの最大数＋１となる
。）で除して平均値ＤＳ　　　　が求められＥＢＡＶ る。

又、上記比較及び置換等の処理によって、第２図におけ
るフォーカスエラー信号波形の最小値及び最大値に対応
するディジタルデータが求められる。

しかして、第３図（Ｃ）に示すように、フォーカスサー
ボする場合の判別レベルＳｂのディジタルｍＤＳｂを例
えば平均１ｉｉＤＳｂ−ＤＳＦＥＲＡ、とし、判別レベ
ルａのディジタルｍｏｓａをＤＳａＦＥＲＡＶ　　　Ｆ
ＥＲＨＩＮ）　／２”設定する・−（Ｓ　　　　＋Ｓ 上記各レベルＳａ　、Ｓｂが求められると、これらのレ
ベル３ａ　、３ｂは実際のフォーカスエラー信号Ｓ　　
に基づいて求められるので、ディスクＥＲ ３が交換された場合等において、反射率が変化した場合
にもそのディスク３に応じて適正に設定される。又、光
ピックアップの光学系あるいは光検出器６の光電変換効
率等が製品ごとに異る場合にも、その光検出器によって
出力されるフォーカスエラー信号５ＦＥＢに基づいて設
定されるので、光ピックアップの光学系あるいは光検出
器等に殆んど左右されることがない。

上述のようにしてフォーカスレベルの設定が行われると
、第４図に示すフローチャートに従ってフォーカスサー
チが行われ、上記レベル３ａを通った後、レベルｓｂ以
上になった時点でフォーカスサーボがオンされフォーカ
スループが形成されて速やかにフォーカス状態に設定さ
れる。

即ち、フォーカスサーチが開始されると共に、Ｉ１０ボ
ートＢ１４のデータ内容はクリアされた後、該Ｉ１０ボ
ート８１４の出力データが適宜ステップ幅で順次大きく
なり、この出力データはＤ／Ａコンバータ１５を経てア
ナログ量にされ、フォーカスドライバ４を経てフォーカ
スコイル５に印加され、対物レンズ２をディスク３から
順次遠ざけるようにする。しかして、対物レンズ２が移
動されている途中の位置で、光検出器６を経て出力され
るフォーカスエラー信号５ＦＥＲのＡ／Ｄコンバータ１
２を経たディジタルデータがＣＰＬ１１３に取り込まれ
、レベルＳａに対応するディジタルデータより大きいか
否かの比較がＡＬＵ１７にて行われる。各Ａ／Ｄ変換デ
ータの取込みは、各ステップにおいて例えば４０回ずつ
行われる。しかして、比較した場合、レベルＳａ　　（
のディジタルデータＤＳａ　）より大きい場合で、４０
回に達しない場合には引き続いてＡ／Ｄ変換データが取
り込まれ、４０回に達した場合にはＩ１０ボート８１４
の出力データが１ステップ幅だけ増加され、引き続いて
Ａ／Ｄ変換データとレベルＳａのディジタルデータＤＳ
ａとの比較が繰り返される。

この過程によって、対物レンズ２は略ステップ状又は連
続的にディスク３から遠ざかるので、フォーカスエラー
信号５ＦＥＲがレベル３ａより小さくなる状態に達する
。しかして、レベルＳａより小さくなると、Ｉ１０ボー
トＢ１４の出力データが１ステップ分だけ大きくされ、
今度は取込まれたフォーカスエラー信号５ＦＥＨのディ
ジタルデータＤＳＦＥＢがレベルｓｂのディジタルデー
タＤＳｂより大きくなるか否かの比較が行われる。同様
に各ステップごとに４０回のＡ／Ｄ変換が行われ、各ス
テップごとに４０回のＡ／Ｄ変換データでレベルｓｂの
ディジタルデータＤＳｂと比較が繰り返される。尚、こ
のレベルｓｂを検出する際の移動ステップ幅は、上記レ
ベルＳａの場合よりも小さくすることが望ましい。

上記各ステップごとに４０回の比較が行われた際、レベ
ルｓｂを越えない場合には、引き続いてＩ１０ボートＢ
１４の出力がステップ幅ずつ増加される。

上記のフォーカスサーチにより、対物レンズ２は順次デ
ィスク３から遠ざかるので間もなくレベルｓｂの殆んど
フォーカス位ＩＬＪを横切ることによりこの位置でレベ
ルｓｂより大きくなる。すると、Ｉ１０ボートＡ１８か
らフォーカスサーボをオンするための信号が出力され、
フォーカスエラー信号５ＦＥＲの出力はＣＰＬ１１３を
経ないで、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１９．位相補償
ネットワーク（ＰＣＮ）２０を経てアナログ等のスイッ
チ２１がオンされて、フォーカスドライバ４に出力され
るようになる。

このフォーカスエラー信号５ＦＥＲによって、対物レン
ズ２はディスク３に対して殆んどフォーカス位置ＬＪに
保持されるようになる。つまりこのフォーカスエラー信
号Ｓ　　はフォーカス位置ＬＥＲ Ｊから遠ざかると、その信号出力の極性がフォーカス位
置ＬＪに戻す方向になり、近づきすぎるとその極性がフ
ォーカス位置ＬＪに戻す方向に変わり、いずれにしても
殆んどフォーカス位置に保持する作用をする。

又、このフォーカスエラー信号Ｓ　　は差動増ＥＲ 幅器１０等の温度ドリフトの影響がある場合にはフォー
カス位置ＬＪから若干ずれた位置に保持することになる
が、直流加算信号Ｓ。０がＡ／Ｄコンバータ１２を経て
ＣＰＵ１３のレジスタに適宜間隔で取り込まれ、先行す
るデータと比較してその値が大きくなる方向に対物レン
ズ２を移動させる補正信号を出力し、この信号をフォー
カス駆動出力に加算して出力するため、上記温度ドリフ
ト等に影響されることなく常時フォーカス状態に保持さ
れる。

尚、上述においては対物レンズ２はディスク３から遠ざ
ける方向に移動してフォーカスレベルの設定を行ってい
るが、本発明はこれに限定されるものでなく、ディスク
３に近づける方向に移動してフォーカスレベルの設定を
行うようにしても良い。

この場合にはフォーカス引込み範囲Ｗの外側のレベルＳ
ａに対応するレベルＳＣの他に、該レベルＳＣとレベル
ｓｂとの間にさらにもう１つのレベルＳｄをフォーカス
サーチするための判別に用いることが、より確実にオー
トフォーカスするために望ましい。

尚、上述の各レベルＳａ　、　Ｓｂ等の設定式は上述し
たものに限定されるものでない。

又、本発明は光ディスク等の光学的記録再生装置に限ら
ず、磁気ディスク等の記録再生装置に広く適用できるも
のである。

又、本発明の判別用しきい値設定手段は実際にフォーカ
スサーチするのに先立って行われることが望ましいが、
フォーカスサーチの前に必ず行われなければならないも
のでなく定期的等で行うようにしても良い。又、判別用
レベルはバックアップ電源で電源オフ時にも保持できる
ようにし、レベル更新時に補正あるいは更新値で置換す
るようにすることもできる。

又、実施例では、臨界角法について述べたが、非点収差
法等地のフォーカス検出方式にも用いることができる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、実際にフォーカスサ
ーチを行って対物レンズを移動し、フォーカスエラー信
号が判別レベルに達した場合にフォーカスサーボ機構を
作動させるに先立ち、事前に対物レンズを移動させて実
際のフォーカスエラー信号波形レベルを調べ、この波形
レベルに応じて判別レベルを設定若しくは制御する手段
を設けであるので、光ピックアップの光学系にばらつき
があったり光検出器の光電変換効率がばらついたり、デ
ィスクの反射率等がばらついたりする等の影響に殆んど
左右されず、適正な判別レベル値でサーボ機構を作動さ
せることができる。

又、フォーカスサーチした場合、確実且つ短時間でフォ
ーカス状態に設定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の１実施例に係り、第１図
は１実施例の主要部を示す構成図、第２図はディスクと
フォーカス用光学系との距離に対するフォーカスエラー
信号の出力波形を示す特性図、第３図は１実施例の動作
説明用のフローチャート図、第４図はフォーカスサーチ
する場合のフローチャート図である。 １・・・光学的記録再生装置 ２・・・対物レンズ　　　　　　３・・・ディスク４・
・・フォーカスドライバ ５・・・フォーカスコイル　　　６・・・光検出器７．
８．９・・・加算器　　　１０・・・減算器１２・・・
Ａ／Ｄコンバータ　　１３・・・ＣＰＵ１５・・・Ｄ／
Ａコンバータ　　１６・・・メモリ第１図　　　　　１ 第２図 ＦＥＲ Ｊ テンスフ力゛うの了巨解 第３図 （。）（ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光学的記録媒体にフォーカス用光学系を用いて光源の光
   をスポット状に集光して照射して記録又は再生するため
   の光ピックアップを備え、前記光学系を記録媒体に対し
   てデフォーカス状態からフォーカス状態に設定するため
   に、駆動装置を作動させて前記光学系を移動するフォー
   カスサーチ手段と、該フォーカスサーチした場合におけ
   るフォーカス状態からのずれに対応するフォーカスエラ
   ー信号の検出手段と、該フォーカスエラー信号によりフ
   ォーカス引込み範囲内に達した場合にフォーカスサーボ
   ループを作動させるフォーカスサーボ手段とを有する光
   学的記録再生装置において、前記光学系を少くともフォ
   ーカス引込み範囲を含む範囲で適宜ステップ数で移動し
   た場合におけるフォーカスエラー信号を順次メモリに記
   録し、該記録したフォーカスエラー信号データをそれぞ
   れ比較する等の演算を行い、フォーカスサーボループを
   作動させるか否かの判別を行うための基準レベルの設定
   又は補正を、実際のフォーカスサーチに先立って行える
   ようにしたことを特徴とするフォーカス制御装置。