JP3216079B2 - フォーカス制御装置及びその方法 - Google Patents

フォーカス制御装置及びその方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エネルギービーム
の制御に関する。より詳細には、本発明は、多層光情報
媒体の選択された位置への光ビーム焦点の制御された運
動に関する。
【０００２】
【従来の技術】今日では、光ディスクや光テープなどの
ディジタル光媒体が、情報の大容量記憶、例えば、圧縮
されたＭＰＥＧ符号化音声及び映像信号のために一般的
に使用されている。ディスクやテープの情報記憶容量
は、基板上に、複数の情報保持層を重ねることにより高
められる。多層光媒体を読み取るためには、光の焦点を
層の上に選択的に配置し、媒体に書き込みがされたフォ
ーマットに従って層から層へと移動させる。焦点の移動
は、一般的には、媒体に対して光学系の機械的移動を要
求する装置により達成される。これは、光機械的連動装
置及びそれと関連するサーボ回路により個々の層の区別
を確認するため、層間の大きな分離を必要とする。
【０００３】従来、合焦点の獲得は、初めは開ループモ
ードで動作する種々のサーボ装置により行われる。フォ
ーカスサーボの帰還ループは、最初は開とされるスイッ
チを備え、その開とされる時間中にのこぎり波などの発
振波形によりフォーカスサーボが駆動され、対物レンズ
を光媒体に近づくように、及び、離れるように移動さ
せ、対物レンズを通過する光ビームが媒体上に焦点を結
び、及び、焦点を外れる。ビームが所望の焦点位置近傍
に位置するある点において、のこぎり波が取り除かれ、
スイッチが閉とされ、帰還ループを閉とする。米国特許
No．5,379,282のWachiの記載が典型的なものであり、そ
れは、光媒体からの戻り光の極大及び極小、及び、フォ
ーカスエラー信号の極大及び極小を検出する検出器の使
用を提案する。これら極大及び極小信号はサーボにより
処理され、サーボはフォーカスアクチュエータを駆動す
る。フォーカスサーボ動作は、その後、所望のレベルで
光を焦点にロックさせることを実行する。
【０００４】Millar et al.の米国特許No.4,607,157
では、合焦点の獲得が達成された後で、サーボが閉ルー
プで動作している間において、故意に光スポットを光デ
ィスクの焦点から外れさせることが提案されている。こ
の結果生じる読取信号の変動は、フォーカスオフセット
の大きさ及び極性の情報を抽出するために、同期検出回
路により利用される。これは、フォーカスサーボ信号に
送り戻され、焦点を外した効果を無くし、焦点のロック
を回復する。
【０００５】従来のフォーカス制御回路１０が図１に示
され、この中で、非点収差光ピックアップ１２は、対物
レンズ（図示せず）を通過して光情報媒体から戻ってき
た光ビームを検出するように配置された４個の光電変換
器１２ａから１２ｄのマトリクスを備える。ここに、対
物レンズは、フォーカス制御回路１０と光ピックアップ
１２の間に配置された既知の光機械的連動装置２８の構
成部分であることが理解される。対になり、対角に向き
合った変換器（１２ａと１２ｄの対、及び、１２ｂと１
２ｃの対）からの信号は、それぞれ線路１３ａ、１３ｂ
上で結合し、それぞれ演算増幅器１４ａ、１４ｂにより
増幅される。光媒体の情報層を対物レンズの焦点が横切
ると、線路１３ａ、１３ｂの対の信号は独立に変動し、
これらの信号は情報層からの対物レンズのフォーカスオ
フセットに応答する。演算増幅器１４ａ、１４ｂの出力
は差動増幅器１６を駆動し、差動増幅器１６は線路３２
にフォーカスエラー信号を出力する。線路３２のフォー
カスエラー信号は、線路１３ａ、１３ｂの信号の差を示
している。閉ループ動作では、線路３２のフォーカスエ
ラー信号は、ここではサーボ回路１８と呼ばれる、従来
の位相及び利得補償回路へ接続される。サーボ回路は、
例えば、Ceshkovsky et al.の米国特許No.4,332,022
に記載されている。線路３２のフォーカスエラー信号
は、サーボ回路１８の入力となり、ループの設計に応じ
てその動作を変更する。サーボ回路１８の出力は、加算
回路２２により、フォーカス獲得制御回路２０の出力と
加算される。加算回路２２の出力は、駆動増幅器２４内
で増幅され、アクチュエータコイル２６で示されるフォ
ーカスアクチュエータに接続される。アクチュエータコ
イル２６と光ピックアップ１２の間の光機械的連動装置
２８は破線で示される。
【０００６】最初は、スイッチ３０は制御手段（図示せ
ず）により開とされており、線路３２のフォーカスエラ
ー信号はサーボ回路１８から解放されているが、線路３
４を介してフォーカス獲得制御回路２０と接続された状
態を維持している。この状況で、フォーカスアクチュエ
ータコイル２６は加算回路の接点２２に加えられる振動
波形により駆動され、光機械的連動装置２８が対物レン
ズ（図示せず）を、ほぼ光媒体の表面に近づけ、及び、
離すように移動させる。対物レンズの焦点が光媒体の情
報層に近づくにつれて光ピックアップ１２の出力は変化
する。レンズが情報層上でほぼ合焦状態となった時、ス
イッチ３０は閉じられ、サーボ回路１８は閉ループ動作
を開始する。
【０００７】光ビームが光媒体の情報層に完全に合焦状
態となると、光ピックアップ１２の対になった光検出素
子１２ａ、１２ｄ、及び、１２ｂ、１２ｃ上の光強度は
等しくなる。線路１３ａ、１３ｂの信号、及び、演算増
幅器１４ａ、１４ｂにより生成された信号も等しくな
り、差動増幅器１６の出力は公称には零となる。対物レ
ンズの焦点が情報層から離れてドリフトすると、対にな
った光検出素子により測定される光強度は変化し、その
結果、線路１３ａ及び１３ｂの信号は等しくなくなり、
差動増幅器１６は線路３２にフォーカスエラー信号を出
力し、そのフォーカスエラー信号は、対物レンズの焦点
が情報層から移動した方向に依存して、電圧レベルが零
より大きく、又は、零より小さくなる。
【０００８】図１の回路によるフォーカスエラー信号の
典型的な波形を描いたものが図３の波形５０として示さ
れ、ここで、Ｆ１とＦ２は多層光媒体の２つの情報保持
層の位置を示す。対物レンズの焦点が光媒体の情報層か
ら離れている時、例えばフォーカスエラー波形５０の左
側においては、フォーカスエラー信号は基線値となる。
対物レンズの焦点が矢印Ａの方向に第１情報層Ｆ１に近
づくと、差動増幅器１６はほぼ正弦波の正の信号を生成
し始め、その信号は、対物レンズの焦点がポイント５２
において実際に第１情報層Ｆ１と交差した時に基線値に
戻る。対物レンズが第１情報層を超えて移動を続ける
と、差動増幅器１６は基線値より小さい信号を生成す
る。対物レンズが第１情報層Ｆ１から十分に離れると、
フォーカスエラー信号は再度基線値に戻る。上記のシー
ケンスは、対物レンズの焦点が第２情報層Ｆ２を通過す
る時に繰り返され、ポイント５４に零交叉を生じる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述のアプローチにお
いては、焦点を第１情報層から第２情報層へ移動するこ
とが望まれる時には、開ループモードの動作に戻り、第
２情報層に焦点をロックするために再度ループを閉じる
必要がある。そうしないと、サーボループは、最初に第
２情報層への移動に抵抗し、結局克服されて、その後焦
点は制御されていない状態で移動することになる。
【００１０】本発明の第１の目的は、多層光情報媒体に
おけるフォーカス制御の改良された装置及び方法を提供
することにあり、それは、焦点が層から層へ移動する間
においても制御ループを閉じた状態に維持することを許
容する。
【００１１】本発明のもう一つの目的は、層間の間隙が
非常に小さい多層情報媒体の書込又は読取を行う装置に
おいて、エネルギービームの精密で信頼できる制御を提
供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明のこれら及び他の
目的は、多層光媒体上に向けられた合焦光ビームの焦点
を制御する装置により達成される。装置は、複数の出力
を有し、媒体からの戻り光に応答する光ピックアップを
備える。制御信号発生器は、第１及び第２の制御信号を
発生する。第１乗算器は光ピックアップの第１出力と第
１制御信号とを乗算し、第２乗算器は光ピックアップの
第２出力と第２制御信号とを乗算する。乗算器は、フォ
ーカスエラー信号を生成する差動増幅器への入力を提供
する。フォーカスエラー信号に応答するサーボは、焦点
を媒体に近づけ、及び、遠ざける運動を行うためにアク
チュエータ駆動装置を制御する。
【００１３】好適には、第１及び第２制御信号は、相互
に所定の位相角、最適には９０度のオフセットを有し、
滑らかに連続する波形を有する。最も好適には、滑らか
に連続する波形は、実質的に正弦波である。
【００１４】本発明の１つの観点においては、制御信号
発生器、第１乗算器、第２乗算器、回路、及び、フォー
カスエラーサーボは、ディジタルシグナルプロセッサに
より実現される。
【００１５】本発明は、複数の情報領域を有する媒体に
向けられた放射エネルギービームを制御する方法を提供
する。その媒体は情報領域からのオフセットに応じて変
化する特性を有する。放射エネルギービームは、媒体に
向けられ、媒体と相互作用する。媒体とビームとの相互
作用により生じたエネルギーが検出され、検出されたエ
ネルギーはその特性を示している。検出されたエネルギ
ーに応答する第１及び第２の信号が、好適には直角位相
で生成され、所定の方法で変形される。サーボは変形さ
れた第１及び第２の信号に接続され、その状態でサーボ
は閉ループモードで動作する。サーボはビーム調節手段
と連結され、その手段と共にサーボは媒体の第１情報領
域に対するビームの最適化を、媒体の第２情報領域に対
するビームの最適化へと変更する。
【００１６】本発明の一つの観点からは、第１の信号は
第２の信号と独立に生成される。
【００１７】本発明のもう一つの観点からは、第１及び
第２の信号は、相互に所定の位相角、好適には９０度の
オフセットを有し、滑らかに連続する波形を有する。好
適には、滑らかに連続する波形は、実質的に正弦波であ
る。
【００１８】本発明の上記及び他の目的のより良い理解
のため、例として発明の詳細な説明が参照され、それは
図面と共に理解される。
【００１９】
【発明の実施の形態】図２を参照すると、本発明の好適
な実施例に係るフォーカス制御回路が示され、そこで、
図１における構成部と同一の構成部には同一の符号が付
されている。光ピックアップ１２の構成、及び、演算増
幅器１４ａ、１４ｂは、演算増幅器１４ａ、１４ｂの出
力がそれぞれ演算増幅器４０ａ、４０ｂの非反転入力端
子に接続されている点以外は、前に説明したものと同じ
である。演算増幅器４０ａ及び４０ｂの反転入力端子
は、電圧ＶCMに接続されている。ＶCMは、固定基準電
圧、又は、光媒体の特性から導かれるものとすることが
できる。線路４７ａ、４７ｂ上の演算増幅器４０ａ、４
０ｂの出力信号（光ピックアップ１２の出力のフォーカ
スエラー成分を示す）は、それぞれ、好適にはアナログ
乗算器である乗算回路４４ａ、４４ｂへ接続されてい
る。乗算回路４４ａ、４４ｂはまた、それぞれ制御信号
発生器４２の線路４９ａ、４９ｂ上の制御信号に接続さ
れている。乗算回路４４ａ、４４ｂは、もう一つの差動
増幅器４６を駆動し、差動増幅器４６は線路４８にフォ
ーカスエラー信号を出力する。線路４８上のフォーカス
エラー信号は、乗算回路４４ａ、４４ｂの線路４３ａ、
４３ｂ上の出力の差を示し、スイッチ３０を介してサー
ボ回路１８へ伝達される。スイッチ３０、サーボ回路１
８、フォーカス獲得制御回路２０、加算回路２２、駆動
増幅器２４、アクチュエータコイル２６、並びに、破線
２８で示されるフォーカスアクチュエータの動作と光ピ
ックアップ１２の動作間の光機械的連動装置は、図１に
おいて説明された構成と同一である。
【００２０】動作においては、線路４８のフォーカスエ
ラー信号が基線値に無い時には、フォーカスオフセット
が存在すると解釈される。サーボ回路１８は、アクチュ
エータコイル２６を流れる電流を、フォーカスオフセッ
トを相殺するように対物レンズが運動するように変化さ
せてこの状況に応答する。光ピックアップ１２の応答
は、これに従って変化し、フォーカスエラー信号は基線
値レベルに戻る。当業者に既知であるように、これは、
サーボ制御ループの動作の基礎的な観点である。
【００２１】発明者は、サーボ回路１８により評価され
る第１情報層の焦点面の見かけ上の位置は、継続的に第
２情報層に向かって移動されることが可能であり、サー
ボ回路１８は、閉ループ動作を維持している間に、一つ
の実際の情報層から他の情報層への「幻影の」焦点面の
移動を正確に追跡することを発見した。
【００２２】フォーカス移動処理を、図２、３及び４を
参照して以下に説明する。本発明では、サーボ動作の閉
ループモードにおいて対物レンズの焦点を光媒体の第１
情報層Ｆ１から第２情報層Ｆ２へ移動することが望まれ
る時には、線路４９ａ、４９ｂの活動的な２つの制御信
号に線路４７ａ、４７ｂの出力信号を掛けて、線路４３
ａ、４３ｂに２つの変形フォーカスエラー成分を生成す
ることにより幻影の焦点面を作り出す。幻影の焦点面
は、所定の方法により線路４９ａ、４９ｂの２つの制御
信号の電圧を独立に変化させることにより、第２情報層
Ｆ２へ向かって移動する。線路４３ａ、４３ｂの２つの
変形フォーカスエラー成分は、差動増幅器４６により相
互に比較され、サーボ回路１８へ供給されるフォーカス
エラー信号を線路４８に発生する。線路４８のフォーカ
スエラー信号は、サーボ回路１８により、対物レンズ
を、継続的に移動する幻影の焦点面に追従するように移
動させることを試みる効果を有する。こうしてこの相互
作用は、対物レンズの焦点を第１情報層Ｆ１から第２情
報層Ｆ２へと移動させる。対物レンズの焦点が第１情報
層Ｆ１から有効に離れた時に、線路４９ａ、４９ｂの制
御信号を公称値＋１に戻すことにより、線路４８のフォ
ーカスエラー信号への影響が除去される。それからサー
ボ回路１８は、第２情報層Ｆ２に焦点を維持することを
続ける。
【００２３】フォーカス移動処理中には、制御信号発生
器４２は時間により変動する制御信号を線路４９ａ、４
９ｂに生成し、その信号は図４を参照して説明されるよ
うに−１から＋１の電圧レベルの範囲内にある。−１ボ
ルトから＋１ボルトの範囲は説明上の目的のみから使用
され、実際には多くの電圧範囲を使用することができ
る。
【００２４】説明上の目的から、第１情報層Ｆ１上で合
焦状態が得られており、線路４７ａ及び４７ｂの出力信
号の大きさは等しいと仮定する。線路４９ａ、４９ｂの
制御信号は各々波形６０ａ、６０ｂで示され、初期値＋
１を有する。それゆえ、線路４３ａ、４３ｂの乗算回路
の出力は最初は等しく、各々線路４７ａ、４７ｂの出力
信号にも等しい。線路４８のフォーカスエラー信号は、
最初は基線値である零である。線路４８のフォーカスエ
ラー信号の理想化された時間曲線を波形６２により示
す。線路４７ａ、４７ｂの信号を、各々理想化された波
形６８ａ、６８ｂにより示す。線路４３ａ、４３ｂの信
号を、各々理想化された波形６９ａ、６９ｂにより示
す。
【００２５】フォーカス移動処理は、参照数字６４で示
される時刻に開始される。制御信号発生器４２が、焦点
が第２情報層Ｆ２へ移動されるべきであることを示す、
線路２９の移動制御信号及び線路３１の方向制御信号を
受け取ると、線路４９ａの制御信号は時刻６４において
値＋１から値−１への正弦波状の推移を開始する。線路
４９ａの制御信号が後の時刻６６に零ボルトの電位に達
すると、線路４９ｂの制御信号が同様の正弦波状の推移
を開始し、その結果、波形６０ｂは波形６０ａに対して
遅れる。波形６０ａ、６０ｂの検査から明らかなよう
に、時刻６４と７４の間では、線路４９ａ及び４９ｂの
制御信号は決して同時に零ボルトとなることは無い。こ
の期間中に、乗算回路４４ａ、４４ｂの出力は異なるも
のとなり、線路４８のフォーカスエラー信号（波形６
２）は、増幅器４６による差動増幅の結果、上昇を開始
する。実際には、線路４８のフォーカスエラー信号は、
波形６２には示されていない高周波成分を有しており、
また、線路１３ａ、１３ｂの光ピックアップ１２の出力
により影響を受ける。時刻６４と７４の間、波形６２に
は基線値からの正味の上昇が存在する。実際には、線路
１３ａ、１３ｂの出力は、読み取られている特定の光媒
体の特性に依存する。
【００２６】対物レンズは、線路４８のフォーカスエラ
ー信号（波形６２）に応答して、見かけ上の焦点面を追
従しようと試み、第１情報層Ｆ１に対して非合焦状態と
なる。光媒体の反射率は、第２情報層Ｆ２と、媒体の情
報を保持していない領域とでは異なるので、線路４７
ａ、４７ｂ（図２）上の光ピックアップの１２の増幅さ
れた非点収差出力は発散する（波形６８ａ、６８ｂ）。
それぞれ線路４７ａ、４７ｂの信号の結果を示す波形６
９ａ、６９ｂ、及び、線路４９ａ、４９ｂの制御信号
も、同様に発散する。
【００２７】時刻６４、７４により規定される間隔を３
６０度の周期とみなすと、波形６０ａ、６０ｂの間の位
相角オフセットは、最適には９０度であり、それは線路
１３ａ、１３ｂの信号の位相オフセットと適合する。本
発明は比較的広い範囲の位相オフセットで実施すること
ができるが、波形６０ａ、６０ｂ間の位相角オフセット
を減少させすぎると、差動増幅器４６は零に近い入力値
を検出し、システムが不安定となる。一方、位相角オフ
セットを好適な値を超えて増加させすぎると、波形６２
はさらに正弦波状の特性を示すようになり、時には零交
叉を示し、同様にシステムは効果的に動作しない。
【００２８】線路４９ａ、４９ｂの信号（波形６０ａ、
６０ｂ）の位相オフセットは、最適な動作のためには、
光ピックアップ１２の出力の位相オフセットと適合する
ように調節されなければならない。
【００２９】上述のように、フォーカス移動処理の間
は、サーボ回路１８は第１情報層Ｆ１の位置の故意に誤
った表示を受け取り、対物レンズが第２情報層Ｆ２の方
向へ移動するようにアクチュエータコイル２６を駆動す
ることにより、補償しようと試みる。線路４９ａ、４９
ｂの制御信号が双方とも値＋１に戻った後、サーボ回路
１８は閉ループ動作において第２情報層Ｆ２に対する合
焦状態の維持を続ける。線路４８のフォーカスエラー信
号は基線値に戻っている。
【００３０】時刻６４、７４により規定される期間は、
サーボシステムの応答、及び、サーボ回路１８と光ピッ
クアップ１２の間の光機械的連動装置の特性に従って選
択される。
【００３１】正弦波状の制御波形は、対称であり、滑ら
かに連続し、それゆえアクチュエータの急な運動を防止
するので好ましいものである。しかし、＋１から−１の
レベルの推移を生じさせる他の波形、例えば、三角波形
を使用することもできる。フォーカス移動処理中には、
サーボ回路１８が零の値を検出して不安定となる状況を
避けるために、線路４９ａ、４９ｂの制御信号が決して
同時に零にならないことが重要である。
【００３２】線路４９ａ、４９ｂの正弦波状制御信号の
期間を、光機械的連動装置２８の移動時間に対応するよ
うに調節することは不要である。焦点が情報層間に存在
する場合、例えば、線路４９ａ、４９ｂの両方の制御信
号が基線に戻った領域５３（図３）のような場合、サー
ボ回路１８は、線路４８のフォーカスエラー信号の高電
圧レベルが領域５５において検出されるまで対物レンズ
の移動を続ける。それから、サーボ回路１８は、対物レ
ンズの第２情報層Ｆ２上への焦点合わせを続ける。
【００３３】第１情報層Ｆ１から、第２情報層Ｆ２の反
対方向に配置された第３情報層（図示せず）に焦点を移
動するためには、制御信号４９ｂで示された波形が制御
信号４９ａで示された波形に対して、遅れるのではな
く、進んだ状態とすることが単に必要である。これが図
５に示され、ここで線路４９ａ、４９ｂの制御信号は、
それぞれ波形７０ａ、７０ｂにより示され、初期値＋１
を有する。時刻６４にフォーカス移動処理が開始される
と、制御信号４９ｂは値＋１から値−１へと正弦波状の
推移を開始する。制御信号４９ａも後の時刻６６に同様
に正弦波状の推移を開始し、その結果波形７０ａは波形
７０ｂに対して遅れる。線路４８のフォーカスエラー信
号はここでは波形７２を示し、時刻６４、７４で規定さ
れる期間中には基線値以下に低下させられている。サー
ボ回路１８の応答は、アクチュエータコイル２６を駆動
し、それにより対物レンズを第３情報層の方向へ移動さ
せるものである。
【００３４】フォーカス移動処理の間は、幻影の焦点面
の位置は、サーボ回路１８の閉ループ動作範囲内のフォ
ーカスエラー信号に対応していることに注目されたい。
【００３５】上記の説明は非点収差光ピックアップ１２
を、限定的でない例として挙げて行った。本発明は、出
力が少なくとも２つの成分に分離され得る限り、例え
ば、周知のナイフエッジ検出器、あるいは、Elliottの
米国特許No,4,152,586に記載された同心リング検出器な
どの他のタイプの光ピックアップにより実施することが
可能である。
【００３６】制御信号発生器４２は、規定範囲の振幅、
好適には−１から＋１ボルトの振幅内で、２つの位相の
正弦波状信号、又は、その他の時間変動する信号出力を
生成できるあらゆる従来の信号発生器により構成するこ
とができる。制御信号発生器４２は、デジタルシグナル
プロセッサ、又は、アナログ装置によっても構成するこ
とができる。それは、他の制御手段、例えば、マイクロ
プロセッサ（図示せず）から与えられる、線路３１の方
向制御信号及び線路２９の移動制御信号に応答し、当該
他の制御手段は、情報読取申請及び特定の光媒体のフォ
ーマットの要求に従ってシーク命令を発生する。シーク
命令は、線路２９を通じて移動制御信号を発行すること
により開始される。その後、光ピックアップ連動装置２
８は、線路３１の方向制御信号により特定された方向に
動作する。
【００３７】もう一つの動作モードにおいては、１つの
情報層から他の情報層への焦点の移動が希望されない時
には、線路４９ａ、４９ｂの制御信号は＋１ボルトに維
持される。線路４３ａ、４３ｂの、乗算器４４ａ、４４
ｂの出力は線路４７ａ、４７ｂの信号と同一であり、回
路は図１に示される回路と同一の方法で機能する。
【００３８】以下の検討から理解されるように、本発明
は多層光媒体に向けられた合焦状態の光ビームの焦点を
制御する装置を提供する。その装置は、媒体からの戻り
光に応答し、第１及び第２の出力１３ａ、１３ｂを有す
る光ピックアップ１２と、第１及び第２制御信号４９
ａ、４９ｂを生成する制御信号発生器４２と、を備え
る。第１乗算器４４ａは、光ピックアップ１２の第１出
力１３ａ及び線路４９ａの第１制御信号に接続される。
第２乗算器４４ｂは、光ピックアップ１２の第２出力１
３ｂ及び線路４９ｂの第２制御信号に接続される。１つ
の回路が、第１乗算器４４ａの出力と第２乗算器４４ｂ
の出力とに接続され、線路４８にフォーカスエラー信号
を生成する。フォーカスエラーサーボ１８はフォーカス
エラー信号に応答し、アクチュエータコイル２６により
示されるアクチュエータドライバはサーボ回路１８に応
答して、焦点が媒体に近づき、及び、離れるような移動
を行う。好適には、光ピックアップ１２は非点収差光ピ
ックアップとされるが、ナイフエッジ検出器、あるいは
同心リング検出器であってもよい。最適には、第１出力
１３ａは、第２出力１３ｂと直角位相の関係とする。好
適には、線路４９ａ、４９ｂの第１及び第２制御信号
は、相互に所定の位相角のオフセットを有し、滑らかに
連続する波形であり、最適には、約９０度の位相角によ
り分離される実質的に正弦波状の波形を有する。
【００３９】本発明の第１の代替実施例を図６を参照し
て説明し、図６で前述の実施例のものと同一の構成部は
同一の参照数字により示される。上述のように、光ピッ
クアップ１２の出力が複数の成分を有し、それら成分が
所定の方法で変形されることが本発明の特徴的態様であ
る。図６において、線路４７ａ、４７ｂ上の演算増幅器
４０ａ、４０ｂの出力信号と、線路４９ａ、４９ｂの制
御信号との乗算を行う乗算器が、可変抵抗素子７７ａ、
７７ｂにより置き換えられている。線路４９ａ、４９ｂ
上の制御信号は、ここでは、可変抵抗素子７７ａ、７７
ｂを制御し、所定のパターン、好適には波形６０ａ、６
０ｂ（図４）及び７０ａ、７０ｂ（図５）に従って線路
４７ａ、４７ｂ上の出力信号を独立に制御する。抵抗７
８が増幅器４６に渡って配置され、増幅器４６の１つの
入力端に接続された、線路４３ａ上の信号が、可変抵抗
７７ａ及び抵抗７８を有する分圧回路の出力を示すよう
に構成される。同様に、抵抗７９は、増幅器４６の他方
の入力端と接地とに接続され、線路４３ｂの信号が可変
抵抗７７ｂ及び抵抗７９を有する分圧回路の出力を示す
ように構成される。その他の点においては、本実施例は
前述の実施例と同一である。
【００４０】本発明は、光媒体に向けられた放射エネル
ギービームを制御する装置を製造する方法を提供し、そ
の光媒体は、複数の焦点面と、焦点面からのオフセット
に応じて変化する光学的特性とを有する。放射エネルギ
ーの合焦ビームを出射するソースが設けられる。ビーム
は媒体上に焦点を結び、そこから戻る。戻り光に応答す
るセンサが設けられ、そこでセンサは、媒体の第１焦点
面からのフォーカスオフセットに応答する出力を有す
る。センサの出力は、複数の成分、好適には直角位相成
分に分離される。センサの出力の第１成分を変形する第
１制御手段が設けられ、センサの出力の第２成分を変形
する第２制御手段が設けられる。サーボは第１制御手段
及び第２制御手段に接続され、そこでサーボは閉ループ
モードで動作する。光機械的連動装置がサーボに接続さ
れ、焦点を変動させる。動作時には、第１制御手段と第
２制御手段が動作し、媒体の第１焦点面から媒体の第２
焦点面に焦点が移動し、サーボは第２焦点面で焦点をロ
ックする。
【００４１】本発明の第２の代替実施例が図７に示さ
れ、そこで前述の実施例のものと同一の構成部は同一の
参照数字で示される。本実施例では、制御信号発生器、
乗算器、フォーカスエラー信号を生成するエレクトロニ
クス、フォーカス獲得回路及びサーボ回路が、全て、デ
ィジタルシグナルプロセッサ２００により実現される。
ディジタルシグナルプロセッサ２００は、制御信号部２
４２と、フォーカス獲得部２２０と、サーボ部２１８
と、を有する。演算増幅器１４ａ、１４ｂはそれぞれア
ナログ−ディジタル変換器８０ａ、８０ｂに接続され、
アナログ−ディジタル変換器の出力は、前述の実施例に
おける所定のパターンを使用して制御信号部２４２にお
いて独立に変形される。エラー信号が制御信号部２４２
からサーボ部２１８へ送られる。サーボ部２１８の出力
は、ディジタル−アナログ変換部２２２においてアナロ
グ信号に再変換され、適当な状態とされる。ディジタル
シグナルプロセッサ２００の出力は駆動増幅器２４によ
り増幅され、その後、第１実施例で記載されたのと同様
に処理される。フォーカス獲得部２２０は、読取中の光
媒体の情報層上に最初に合焦点を獲得する際に、サーボ
部２１８と協働する。
【００４２】本発明は、センサが２つの成分、好適には
直角位相関係の２つの成分を有する出力を生成する限
り、センサがビーム強度以外の光学的特性を測定する場
合にも適用することができる。例えば、センサが多層媒
体の情報層により発生した回折パターンを検出する構
成、又は、質問ビームを向けるインターフェロメトリー
の構成にも利用することができる。そのような構成にお
いては、２以上のビームを媒体に向けることができる。
一般的に、本発明は、複数の情報領域を有する媒体に向
けられた放射エネルギーのビームを制御する方法を提供
し、その媒体は情報領域からのオフセットに応じて変化
する特性を有する。放射エネルギーのビームは媒体に向
けられ、媒体と相互作用する。媒体とビームとの相互作
用の結果得られたエネルギーが検出され、その検出され
たエネルギーは特性を示す。検出されたエネルギーに応
答する第１及び第２の信号、好適には直角位相の信号が
生成され、所定の方法で変形される。サーボは、変形さ
れた第１の信号及び変形された第２の信号に接続され、
そこでサーボは閉ループモードで動作する。サーボはビ
ーム調節手段と連結され、その手段と共にサーボは媒体
の第１情報領域に対するビームの最適化を、媒体の第２
情報領域に対するビームの最適化へと変更する。第１の
信号は第２の信号と独立に生成されるように構成するこ
とができ、好適には、所定の位相角（最適には約９０
度）のオフセットを相互に有し、滑らかに連続する波形
とする。好適には、滑らかに連続する波形は、実質的に
正弦波である。
【００４３】ここに記載された実施例は、例として光ビ
ームを利用するものであるが、本発明の適用は光には限
定されない。本発明は、複数のセグメントを有する媒体
と相互作用する他の放射エネルギーを利用し、サーボ帰
還ループによって放射エネルギーが媒体の異なる領域と
最適に相互作用するように調節される必要がある応用に
おいても実施することができる。そのようなエネルギー
は、赤外線、紫外線、マイクロ波スペクトルの放射を含
むが、これらには限定されない。
【００４４】例えば、情報層からのオフセットにより色
が変化する多色光媒体において、色差の変化を測定する
こともできる。
【００４５】本発明は、センサに入射する光ビームが、
後方散乱、又は、反射するのではなく、媒体を透過する
場合の応用においても同様に実施することができる。
【００４６】センサに到達する放射は、媒体に向けられ
た放射と同一である必要は無い。例えば、ある特定の応
用において、センサにより受け取られるエネルギーが、
１次ビームにより励起され、光化学的性質を所有する、
光媒体内又は光媒体の情報層内の物質からの２次的な放
射であるものでもよい。１次ビームが媒体と相互作用し
てセンサに到達する信号を生成すること、及び、センサ
が直角位相の２つの出力の如き２以上の成分を有する出
力を生成すること、が単に必要である。
【００４７】本発明は、上記の構成を参照して説明して
きたが、これは記載された詳細に限定されるものではな
く、この適用はクレームの範囲に属するあらゆる変形及
び変更をカバーすることを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術に係るフォーカス制御回路の一部概略
的ブロック図である。
【図２】本発明の好適な実施例に係るフォーカス制御回
路の一部概略的ブロック図である。
【図３】焦点位置に対して描かれた、フォーカス制御回
路により生成されるフォーカスエラー信号を示す波形で
ある。
【図４】図２に示すフォーカス制御回路により実行され
るフォーカス移動処理中に生じる複数の波形を示す図で
ある。
【図５】図２に示すフォーカス制御回路により実行され
るフォーカス移動処理中に生じる複数の波形を示す図で
ある。
【図６】本発明の第１の代替実施例の一部概略的ブロッ
ク図である。
【図７】本発明の第２の代替実施例の一部概略的ブロッ
ク図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−146439（ＪＰ，Ａ) 米国特許5379282（ＵＳ，Ａ) 米国特許4607157（ＵＳ，Ａ) 米国特許4332022（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G11B 7/09 - 7/095 G11B 7/085

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１及び第２の情報層を有する光学媒体
    内に存する焦点面に向けられる合焦光ビームの焦点を制
    御する装置において、 前記焦点から戻る光に応答する光ピックアップであっ
    て、第１及び第２の光ピックアップ出力を有する光ピッ
    クアップと、 第１制御信号及び第２制御信号を生成する制御信号発生
    器であって、前記第１情報層から前記第２情報層に前記
    焦点面を移動するように実行される制御信号発生器と、 前記第１光ピックアップ出力及び前記第１制御信号に接
    続された第１乗算器であって、第１乗算器出力を有する
    第１乗算器と、 前記第２光ピックアップ出力及び前記第２制御信号に接
    続された第２乗算器であって、第２乗算器出力を有する
    第２乗算器と、 前記第１乗算器出力と前記第２乗算器出力を結合し、前
    記焦点面に関する前記焦点の位置を示すフォーカスエラ
    ー信号を発生する回路と、 前記フォーカスエラー信号に応答するフォーカスエラー
    サーボと、及び前記フォーカスエラーサーボに応答し、
    前記焦点面に関する前記焦点の移動を行うアクチュエー
    タ駆動器と、 を含む装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、前記第１
    光ピックアップ出力は、前記第２光ピックアップ出力と
    直角位相関係である装置。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の装置において、前記第１
    及び第２の乗算器は、アナログ乗算器を含む装置。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の装置において、前記第１
    及び第２の制御信号は、所定の位相角だけ互いにオフセ
    ットしており滑らかに連続な波形を含む装置。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の装置において、前記滑ら
    かに連続な波形は、ほぼ正弦曲線である装置。
  6. 【請求項６】 請求項４記載の装置において、前記位相
    角は、約９０°である装置。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の装置において、前記制御
    信号発生器と、前記第１乗算器と、前記第２乗算器と、
    前記回路と、及び、前記フォーカスエラーサーボは、デ
    ジタル信号プロセッサ内に組み入れられる装置。
  8. 【請求項８】 第１及び第２の情報層を有する光学媒体
    内に存する焦点面に向けられる合焦光ビームの焦点を制
    御する方法において、 前記焦点から戻る光を検出する工程と、 前記検出された光に応答して、第１出力信号及び第２出
    力信号を発生する工程と、 前記第１情報層から前記第２情報層に前記焦点面を移動
    するように適合された第１制御信号及び第２制御信号を
    発生する工程と、 前記第１出力信号と前記第１制御信号を乗算し、第１乗
    算信号を生成する工程と、 前記第２出力信号と前記第２制御信号を乗算し、第２乗
    算信号を生成する工程と、 前記第１乗算信号と前記第２乗算信号を結合し、前記焦
    点面に関する前記焦点の位置を示すフォーカスエラー信
    号を発生する工程と、 前記フォーカスエラー信号にサーボを結合する工程と、
    及び前記サーボをビーム調整手段に結合し、当該ビーム
    調整手段が前記焦点面に関する前記焦点の移動を行う工
    程と、 を含む方法。
  9. 【請求項９】 請求項８記載の方法において、前記第１
    出力信号は、前記第２出力信号と直角位相関係である方
    法。
  10. 【請求項１０】 請求項８記載の方法において、前記第
    １出力信号は、前記第２出力信号と独立に発生される方
    法。
  11. 【請求項１１】 請求項８記載の方法において、前記第
    １及び第２の制御信号は、所定の位相角だけ互いにオフ
    セットしており滑らかに連続な波形を有する方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１１記載の方法において、前記
    滑らかに連続な波形は、ほぼ正弦曲線である方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１１又は１２のうちいずれか１
    項に記載の方法において、前記位相角は、約９０°であ
    る方法。
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