JP2916208B2

JP2916208B2 - 光記録媒体に対する自動焦点引込み判定装置

Info

Publication number: JP2916208B2
Application number: JP11656390A
Authority: JP
Inventors: 充堀里; 裕司堀江
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1990-05-02
Filing date: 1990-05-02
Publication date: 1999-07-05
Anticipated expiration: 2014-07-05
Also published as: JPH04219629A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、光記録媒体に対する自動焦点引込み判定
装置に関し、特に光記録媒体に対する焦点ずれ検出信号
に所定の閾値を設定して焦点引込みの成否を判定する光
記録媒体に対する自動焦点引込み判定装置に関する。

［従来の技術］従来より、光記録媒体再生装置（例えば光ディスク装
置）には、光記録媒体としての光ディスク上に形成した
微小光スポットを、上記ディスクの面ぶれやディスク偏
心に対して、常にディスク上の一点にジャストフォーカ
スさせるための、少なくとも二種類のサーボ、すなわち
フォーカスサーボ、トラックサーボが必要とされてい
る。そのためには、少なくとも光スポットを移動させる
二種類のアクチュエータ（フォーカスアクチュエータ、
トラックアクチュエータ）と、目標からのずれ量を検出
するフォーカス、トラックの二種類の誤差検出器が必要
である。この中で、アクチュエータに関しては、構造の
簡単さと、コンパクトさから、滑り軸受けを利用した二
次元アクチュエータが広く実用されている。

第10図は、上述した二次元アクチュエータの概要を示
したものである。すなわち、対物レンズを有した可動部
１は、滑り軸受け２によって回転方向（トラック方向
Ａ）と、軸方向（フォーカス方向Ｂ）の二次元方向に移
動可能に支持されている。そして、１つのボビン３に取
付けられたフォーカスコイル４と、トラックコイル５が
共通の磁気回路６に鎖交しており、コイルに通電するこ
とにより、回転力（トラック方向Ａ）と、軸方向力（フ
ォーカス方向Ｂ）を発生する。この形式は、部品点数が
少なくコンパクトにまとめ得るので、CD（コンパクトデ
ィスク）を中心に広く利用されている。

一方、誤差検出機構に関しては、特に本発明と関係が
ないため、ここでは詳細な説明を省略するが、例えば第
11図に示したフォーカスエラー検出特性図からわかるよ
うに、その線形の範囲は、比較的狭いものである。そし
て、サーボをオンする時点の初期位置によっては、ジャ
ストフォーカス点に引込めない場合がある。そこで、通
常は第12図に示したフォーカス引込み回路によって、ア
クチュエータをオープン制御でゆっくりと移動させ、ジ
ャストフォーカス点でサーボをオンにする機構を具備し
ている。

すなわち、第12図に於いて、７はフォーカスサーボを
行うフォーカスサーボ回路、８はジャストフォーカス点
検出のための信号線、９はフォーカス引込みを行うフォ
ーカス引込み回路、10はアナログスイッチ、11はパワー
アンプ、12はフォーカスコイル、13は誤差検出のための
回路である。

第13図（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ第12図に（ａ）〜
（ｄ）で示した部位に於けるレンズ駆動信号、レンズ変
位、フォーカスエラー、切換え信号の時間的経緯を示し
たものである。

［発明が解決しようとする課題］このようなフォーカス引込み動作に於いて、レンズ駆
動信号とレンズ変位は、第13図（ａ）及び（ｂ）のよう
に、比例関係にあることが望ましい。しかしながら、上
述した滑り軸受けのように摩擦の存在する支持方法で可
動部が支持されている場合、いわゆるスティックスリッ
プ現象により、動き始めの時点で問題が生ずる。すなわ
ち、アクチュエータに電流をゼロから徐々に増加してい
った場合、ばねのように弾性体に支持されたアクチュエ
ータならば問題はない。しかしながら、滑り軸受けのよ
うな摩擦のある支持体の場合、電流が少なく、発生力が
摩擦力に打ち勝つまでの間は全く動かない。そして、一
度動き出すと、静摩擦の方が動摩擦よりも大となるた
め、急激に変化する。これがいわゆるスティックスリッ
プ現象である。この現象は、温度等の環境条件によって
は、かなりの電流を流した時点で支持体が突然動き出
し、ディスクに衝突するような望ましくない事態を引起
こすことがある。また、衝突しないまでも、急激な動き
は安定したフォーカス引込みの妨げとなる。

更に、対物レンズを移動させる速度が早すぎると、合
焦点位置にて対物レンズを停止させることができず、フ
ォーカスサーチ動作が不安定になる。一方、移動速度が
遅すぎると、フォーカスサーチ動作時間が長くなり、特
に１サイクルのフォーカスサーチ動作にて合焦点状態が
得られず、２乃至３回のフォーカスサーチ動作が必要と
なった場合、更に時間を要することになる。

そこで、特開昭62−202334号公報に示されているよう
に、フォーカスコイルにレンズ駆動信号を加える前に、
トラック方向に振動させておき、スティックスリップ現
象を抑えるものが考えられている。また、特開昭62−23
9327号公報に示されているように、フォーカスサーチ駆
動信号により移動される対物レンズの移動速度を、合焦
点位置近傍で遅くするための速度変更手段を設けたもの
が考えられている。

しかしながら、これらは光ディスク装置及び光ディス
クへの埃やごみの影響、温度並びに湿度の影響により、
完全にスティックスリップ現象を防ぐことはできないも
のであった。

また、上述したようなスティックスリップ現象やフォ
ーカスサーボオンの遅れによる影響が小さい場合は、焦
点ずれ検出信号は、第14図（ａ）に示されるように、サ
ーボ系の働きにより収束し安定する。しかしながら、ス
ティックスリップ現象やフォーカスサーボオンの遅れに
よる影響が大きくなると、サーボ系が好ましく追従する
ことができない。そのため、第14図（ｂ）、（ｃ）に示
されるように、焦点ずれ検出信号が飛んでしまったり、
発振してしまう等、焦点ずれ検出信号が安定しなくなる
ことがある。したがって、焦点引込み後、焦点引込みが
正常に行われたか否かを判定する必要が生じる。

この発明は上記のような点に鑑みてなされたもので、
焦点引込みの成否を正確に且つ迅速に判定することので
きる光記録媒体に対する自動焦点引込み判定装置を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］すなわちこの発明は、対物レンズを光記録媒体に対し
て垂直方向に移動させる自動焦点機構と、この自動焦点
機構からの光を検出して焦点ずれ検出信号を発生する光
検出手段と、この光検出手段で発生された上記焦点ずれ
検出信号によって上記対物レンズと光記録媒体との間で
焦点引込みを行うべく上記自動焦点機構を垂直方向に駆
動する駆動手段と、上記光検出手段で発生する焦点ずれ
検出信号の振幅に応じた所定の閾値を設定し、フォーカ
スサーボ状態に移行した後に上記焦点ずれ検出信号と上
記閾値を比較することにより上記焦点ずれ検出信号が、
ある閾値によって定まる範囲を越えたときに焦点引込み
が失敗したと判定して上記駆動手段に対して焦点引き込
みを中止させる信号を与える自動焦点引込み判定手段と
を具備することを特徴とする。

［作用］この発明による光記録媒体に対する自動焦点引込み判
定装置は、自動焦点位置決めサーボ系によって焦点引込
みを行った後の焦点ずれ検出の際、焦点ずれ検出信号の
振幅に対して所定の閾値を設定する。そして、フォーカ
スサーボ状態に移行した後に、上記焦点ずれ検出信号
が、ある閾値によって定まる範囲を越えたときに焦点引
込みが失敗したと判定されて、焦点引込みを中止させる
ように自動焦点位置決めサーボ系に信号を与える。これ
により、焦点引込みの成否が、正確に且つ迅速に判定す
ることができる。

［実施例］以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。

第１図はこの発明による光記録媒体に対する自動焦点
引込み判定装置の一実施例を示す概略的なブロック構成
図である。同図に於いて、レーザ光源14から発生された
光ビーム15は、入射光としてビームスプリッタ16、反射
ミラー17を介して自動焦点機構18に指向される。この自
動焦点機構18は対物レンズ19を含むもので、この対物レ
ンズ19によって上記光ビーム15が絞り込まれ、光記録媒
体、例えば光ディスク20上に照射される。上記自動焦点
機構18は、対物レンズ19の焦点位置で光ビーム15が光デ
ィスク20を常に捕捉するように、対物レンズ19を図示矢
印Ｃ方向に移動させるための機構である。

一方、光ディスク20からの反射光は、自動焦点機構1
8、反射ミラー17を介してビームスプリッタ16に指向さ
れる。そして、このビームスプリッタ16に於いて、反射
光は上記入射光と分離され、光検出部21に送られる。こ
の光検出部21では、ビームスプリッタ16からの光信号を
検出して電気信号に変換し、焦点ずれ検出信号を得る。
焦点ずれ検出信号の作成については、種々の方法により
知られているため、ここではその説明は省略する。光検
出部21から出力された焦点ずれ検出信号22は、増幅器23
に送られて増幅される。また、スイッチ24は、上記増幅
器23の出力であるフォーカスサーボ信号の、アクチュエ
ータ駆動回路25への供給をオン／オフするためのもの
で、例えば、フォーカスサーボ信号が発生するまではオ
フで、発生した後にオンする。そして、上記駆動回路25
は、自動焦点機構18を駆動するもので、上述したように
対物レンズ19を移動させ、焦点ずれ検出信号22がゼロに
なるように、すなわち対物レンズ19と光ディスク20との
距離が、常に焦点距離に保たれるように制御する。すな
わち、自動焦点機構18、光検出部21、増幅器23、駆動回
路25等によって、自動焦点位置決めサーボ系が構成され
る。そして、増幅器23と駆動回路25の間に接続されたス
イッチ24によって、上記自動焦点位置決めサーボ系がオ
ン／オフされる。

また、増幅器23で増幅された焦点ずれ検出信号26は、
焦点ずれ引込み判定部27に出力される。この焦点ずれ引
込み判定部27は、例えば焦点ずれ検出信号をデジタル化
するA/Dコンバータと、例えばマイクロコンピュータ等
で構成される外部論理装置によって構成されるもので、
焦点引込み後、その焦点引込みが正常に行われているか
否かの判定を行う。そして、焦点ずれ引込み判定部27に
て、焦点引込みが正常に行われていないものと判定され
た場合は、上記スイッチ24をオフに、すなわち自動焦点
位置決めサーボ系をオフにする制御信号28を出力する。

第２図（ａ）は、上記光ディスク20からの全反射光量
を電気信号に変換したものであり、横軸ｘが焦点ずれ量
を表している。ここで、ｘ＝０が、焦点ずれ量がゼロ、
すなわち焦点位置を表しており、全反射光量が最大にな
る。また、第２図（ｂ）は、上記全反射光量に対する焦
点ずれ検出信号を表したもので、横軸は中心を合焦位置
とした場合の合焦位置との距離を表している。

第３図は、上記焦点ずれ引込み判定部27の回路の一例
を示したものである。同図に於いて、タイマ29は、自動
焦点機構18が焦点位置に指向されたときにオンされる焦
点引込み信号30によってリセットされ、カウントを開始
する。このタイマ29は、カウントをしている間、スイッ
チ31をオフにしている。スイッチ31は電源線＋Vccの接
続されると共に、抵抗32及びコンデンサ33の並列回路に
接続されている。

この並列回路は、増幅器34の正側の入力に接続されて
おり、更に増幅器34の負側の入力はその出力から帰還接
続されている。この増幅器34の出力は、コンパレータ35
の正側の入力に接続されると共に、抵抗36を介してこの
抵抗36と同じ抵抗値の抵抗37及び増幅器38の負側の入力
に接続されている。増幅器38は、正側の入力が抵抗36及
び37の抵抗値の1/2の抵抗値を有する抵抗39を介して接
地されると共に、その出力がコンパレータ40の負側の入
力に接続されている。コンパレータ35の負側及び40の正
側の入力にはまた、焦点ずれ検出信号26が入力されるよ
うになっており、それらの出力がアンド回路41を経て、
スイッチ24の制御信号28として出力される。

次に、焦点ずれ引込み判定部27の動作を説明すると、
タイマ29は、カウントをしている間、スイッチ31をオフ
にしているが、通常、上記スイッチ31はオン状態であ
り、これによりコンデンサ33は電源線＋Vccより充電さ
れる。そして、スイッチ31がオフになると、充電されて
いたコンデンサ33は、放電を開始する。コンデンサ33の
放電が始まると、増幅器34を通った後の図示Ｄ点の電
位、及び増幅器38を通った後の図示Ｅ点の電位は、それ
ぞれ第４図にＤ及びＥで示されるように変化する。すな
わち、Ｄ点、Ｅ点の電位が、後述するスライスレベルと
なる。これらＤ点及びＥ点の傾きは、例えば図示されな
いマイクロコンピュータ等からの指令により、抵抗32及
びコンデンサ33の値を調整することによって適宜変える
ことができる。また、期間Ｔは、タイマ29の設定時間を
表している。

ここで、上記自動焦点位置決めサーボ系の駆動によっ
て、例えば対物レンズ19が光ディスク20に接近し続け
て、第２図（ｂ）に示したような焦点ずれ検出信号22が
光検出部21より得られたものとする。このとき、焦点ず
れ検出信号22は、その立上がり点及び最高点が検出され
るようになっている。上述したスライスレベルは、この
焦点ずれ検出信号22が増幅された焦点ずれ検出信号26の
最高点の値に、所定の余裕値を加えて得られる閾値のこ
とである。そして、上述したように、抵抗32及びコンデ
ンサ33の値を適切に調整することによって、線形のスラ
イスレベルの設定を実現することができる。第４図に示
したスライスレベルは、上記閾値を経過時間と共に連続
的に変化させて得られたものである。

このようにして設定されたスライスレベルと焦点ずれ
検出信号26とを比較するべく、上記コンパレータ35及び
40にて、上記Ｄ点及びＥ点の電位、すなわちスライスレ
ベルと焦点ずれ検出信号26とを比較する。ここで、焦点
ずれ検出信号26が、上記スライスレベルを越えた場合、
コンパレータ35若しくは40の出力は、何れか一方が「ロ
ー」となり、アンド回路41を介した出力（制御信号28）
が「ロー」になる。スイッチ24は、制御信号28が「ロ
ー」のときにオフになるようにしておく。すると、焦点
ずれ検出信号26がスライスレベルを越えた場合、焦点引
込み動作を停止する。すなわち、スイッチ24をオフにし
て、自動焦点位置決めサーボ系をオフにする。

以上述べた実施例は、焦点ずれ引込み判定部27がアナ
ログ系の回路の場合で、焦点ずれ検出信号に、線形を含
めた連続的なスライスレベルを設けた場合についてのも
のである。しかしながら、連続的なスライスレベル以外
に、段階的なスライスレベルを設けてもよい。

第５図（ａ）は、上記焦点ずれ引込み判定部27をデジ
タル系の回路で構成した場合のブロック構成図であり、
例えばCPUによって構成される。焦点ずれ検出信号26
は、A/Dコンバータ42によってデジタル化された後、焦
点ずれ検出信号引込み部43で焦点引込み動作が行われる
べく引込まれる。そして、この焦点ずれ検出信号引込み
部43で引込まれた焦点ずれ検出信号26は、レベル判定部
44に出力される。このレベル判定部44には、スライスレ
ベル設定部45で設定された所定のスライスレベルも送ら
れる。このレベル判定部44で判定された結果は経過時間
判定部46に送られると共に、制御信号28として焦点ずれ
引込み判定部27外のスイッチ24に出力される。また、こ
の経過時間判定部46には焦点引込み信号30に基いて作動
するタイマ29のカウント値が送られるようになってい
る。そして、経過時間判定部46の判定結果は、再び焦点
ずれ検出信号引込み部43に帰還される一方、制御信号28
として焦点ずれ引込み判定部27外のスイッチ24に出力さ
れるようになっている。

次に、第５図（ｂ）を参照して、段階的なスライスレ
ベルを設けた場合の焦点引込み動作について説明する。

初めに、ステップST1にて、第５図（ａ）に示される
焦点ずれ引込み判定部27のタイマ29の時間Tnの値を設定
する。次いで、ステップST2に進んで、焦点ずれ検出信
号26の値と比較するべくスライスレベルの値Snを、スラ
イスレベル設定部45に設定する。例えば、第６図に於い
て、T₁、T₂、T₃、…、T_nがステップST1に於ける時間Tn
であり、S₁、S₂、S₃、…、S_nがステップST2に於けるス
ライスレベルSnの値である。こうして、タイマの時間及
びスライスレベルの値が設定されたならば、ステップST
3に進んで、上記内部タイマ29をスタートさせる。

そして、ステップST4にてA/Dコンバータ42より送出さ
れるデジタル化された焦点ずれ検出信号を、焦点ずれ検
出信号引込み部43により合焦点位置近傍に引込む。そし
て、上記デジタル化された焦点ずれ検出信号の値を、例
えばCPUのレジスタ等に取込む。次いで、ステップST5に
於いて、上記ステップST4にて取込んだ焦点ずれ検出信
号の値と、ステップST2で設定したスライスレベルとを
レベル判定部44で比較する。ここで、焦点ずれ検出信号
の値がスライスレベルを越えたならば、ステップST6に
進んで焦点引込み異常と判定され、焦点引込み動作を中
止させるべくスイッチ24に制御信号28が出力される。す
なわち、上述したように、制御信号28によりスイッチ24
をオフにして自動焦点位置決めサーボ系をオフにし、当
処理を終了する。

一方、ステップST5にて、焦点ずれ検出信号の値がス
ライスレベルを越えていない場合は、焦点引込みが成功
したものと判定され、ステップST6に進んでタイマに設
定された時間、この場合T₁が経過したか否かが経過時間
判定部46にて判定される。そして、設定時間が経過して
いなければ、再びステップST4に戻ってステップST4、ST
5、ST7の処理動作を繰返す。上記ステップST7にてタイ
マ設定時間が経過していたならば、焦点ずれ検出信号の
値は、上述した時間T₁内でのスライスレベルS₁との比較
を終了する。

ここでは、以上のステップST1乃至ステップST7を処理
群ST₁として表し、処理群ST₁内のステップST1、ST2に於
けるタイマ時間にT₂、スライスレベルの値にS₂を設定し
たものを処理群ST₂、…、タイマ時間にT_n、スライスレ
ベルの値にS_nを設定したものを処理群ST_nとして表すこ
とにする。すなわち、ステップST7、経過時間判定部46
にてタイマ設定時間が経過していたならば、焦点ずれ検
出信号の値は、時間T₁内でのスライスレベルS₁との比較
を終了する。そして、処理群ST₁の実行を終了し、次に
タイマの設定値及びスライスレベルの設定値を変えた処
理群ST₂を実行する。同様に、タイマ29のタイマの設定
値とスライスレベル設定部45のスライスレベルの設定値
を変えることにより（第６図参照）、焦点ずれ検出信号
は、ｎ段階のスライスレベルと比較することができる。
つまり、焦点引込み後の焦点ずれ検出信号が、順次設定
されるスライスレベルに対して、これらのスライスレベ
ル以上か以下かを判定することができる。

これによって、第７図（ａ）に示されるように、焦点
ずれ検出信号にｎ段階のスライスレベルSl₁を設定する
ことが可能となる。尚、第７図（ｂ）は、第３図に示し
た抵抗32及びコンデンサ33の値を調整して、スライスレ
ベルSl₂を段階的にではなく線形に変化させた場合の例
を示したものである。

ところで、上述した第１の実施例では、スライスレベ
ルを変更していく時間の設定方法として、タイマを設定
することによって行っているが、これに限られるもので
はない。例えば、第８図に示されるように、焦点ずれ検
出信号が、合焦点レベルを横切る毎（t₂、t₄、t₆、t₈）
にスライスレベルを変更するものであってもよい。或い
は、合焦点レベルではなく、焦点ずれ検出信号のピーク
値とボトム値に到達したとき（t₁、t₃、t₅、t₇）にスラ
イスレベルを変更するようにしてもよい。

更に、第３の実施例として、第９図に示されるような
スライスレベルの設定方法も考えられる。すなわち、焦
点引込み後は、焦点ずれ検出信号が比較的大きく振動す
るため、一定期間、例えばT₁₁の期間は焦点ずれ検出信
号を検出しないようにする。そして、期間T₁₁が経過し
た後、同図に示されるように、焦点ずれ検出信号の最大
波高値に対して適切な固定値、例えばサーボ系の特性能
力によるが焦点ずれ検出信号の最大波高値の70〜80％の
スライスレベルSl₃を正負の両方に設定する。そして、
焦点ずれ引込み判定部27が一定期間、この場合期間T₁₂
で焦点ずれ検出信号を監視する。ここで、上記スライス
レベルSl₃を越えた場合、焦点引込みが成功しなかった
ものと判定され、焦点引込み動作が中止される。

このように、スライスレベルを設定して焦点ずれ検出
信号と比較することにより、焦点引込み後、すぐに焦点
引込みが正常に行われたか否かを判定することができ
る。また、焦点ずれ検出信号に、段階的に、或いは線形
にスライスレベルを設定したので、焦点引込みを高精度
で判定することができる。

［発明の効果］以上のようにこの発明によれば、焦点引込みの成否を
正確に且つ迅速に判定することのできる光記録媒体に対
する自動焦点引込み判定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による光記録媒体に対する自動焦点引
込み判定装置の第１の実施例を示す概略的なブロック構
成図、第２図（ａ）は第１図の光ディスクからの全反射
光量を電気信号に変換して示した図、第２図（ｂ）は第
２図（ａ）の全反射光量に対する焦点ずれ検出信号を表
した図、第３図は第１図の焦点ずれ引込み判定部の一例
を示した回路構成図、第４図は第３図のＤ点及びＥ点を
基にしたスライスレベルの設定の説明図、第５図（ａ）
は第１図の焦点ずれ引込み判定部の別の例を示したブロ
ック構成図、第５図（ｂ）は第５図（ａ）の焦点ずれ引
込み判定部の動作を説明するフローチャート、第６図は
スライスレベルの設定の説明図、第７図（ａ）は段階的
にスライスレベルを設定した例を示した図、第７図
（ｂ）は線形のスライスレベルを設定した例を示した
図、第８図はこの発明の第２の実施例でスライスレベル
を焦点ずれ検出信号の合焦点レベルと、ピーク値及びボ
トム値に基いて設定した例を示した図、第９図はこの発
明の第３の実施例で焦点引込み後一定期間経過後にスラ
イスレベルを設定する例を示した図、第10図乃至第12
図、第13図（ａ）〜（ｄ）及び第14図（ａ）〜（ｃ）は
従来の光記録媒体再生装置の自動焦点引込みを説明する
ための図である。 14……レーザ光源、15……光ビーム、16……ビームスプ
リッタ、17……反射ミラー、18……自動焦点機構、19…
…対物レンズ、20……光ディスク、21……光検出部、2
2、26……焦点ずれ検出信号、23……増幅器、24……ス
イッチ、25……駆動回路、27……焦点ずれ引込み判定
部、28……制御信号。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】対物レンズを光記録媒体に対して垂直方向
に移動させる自動焦点機構と、この自動焦点機構からの光を検出して焦点ずれ検出信号
を発生する光検出手段と、この光検出手段で発生された上記焦点ずれ検出信号によ
って上記対物レンズと光記録媒体との間で焦点引込みを
行うべく上記自動焦点機構を垂直方向に駆動する駆動手
段と、上記光検出手段で発生する焦点ずれ検出信号の振幅に応
じた所定の閾値を設定し、フォーカスサーボ状態に移行
した後に上記焦点ずれ検出信号と上記閾値を比較するこ
とにより上記焦点ずれ検出信号が、ある閾値によって定
まる範囲を越えたときに焦点引込みが失敗したと判定し
て上記駆動手段に対して焦点引き込みを中止させる信号
を与える自動焦点引込み判定手段とを具備することを特徴とする光記録媒体に対する自動焦
点引込み判定装置。