JP3369672B2 - 自動焦点補正装置 - Google Patents
自動焦点補正装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光を利用して情報の
記録あるいは再生を行なう装置における自動焦点制御機
構の改良に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の光ディスク装置における自動焦点
制御機構では、通常、合焦点を光学的に検出している。
たとえば、光ディスクから反射されてきた光束を光学的
に２分割し、分割された光束各々の光スポットを４分割
受光素子で検出すると図２に示すような状態が得られ
る。 【０００３】ここで、図２（ｂ）に示すように記録媒体
（光ディスク）１に対して対物レンズ２が合焦状態にあ
る場合は、４分割受光素子上における２分割光束各々の
光スポットは、図２（ｅ）に示すように受光素子の中央
縦分割線上に均等に位置する。この場合は焦点誤差信号
ＦＥＳ＝０となる。 【０００４】もし、図２（ａ）に示すように記録媒体１
に対して対物レンズ２が近すぎて非合焦状態にある場合
は、４分割受光素子上における２分割光束各々の光スポ
ットは、図２（ｄ）に示すように受光素子の中央縦分割
線に関して非均等に位置する。この場合は焦点誤差信号
ＦＥＳ＜０となる。 【０００５】逆に、図２（ｃ）に示すように記録媒体１
に対して対物レンズ２が遠すぎて非合焦状態にある場合
は、４分割受光素子上における２分割光束各々の光スポ
ットは、図２（ｆ）に示すように受光素子の中央縦分割
線に関して非均等に位置する。この場合は焦点誤差信号
ＦＥＳ＞０となる。 【０００６】すなわち、焦点誤差信号ＦＥＳの極性（＞
０、＜０）から、対物レンズ２がどちらの方向にずれて
非合焦となっているのかが判明する。このずれ方向が判
明すれば、その方向のずれが最小となるように（つまり
焦点誤差信号ＦＥＳがゼロとなるように）、対物レンズ
２が位置制御される。これが従来の自動焦点制御機構の
基本動作である。 【０００７】上記自動焦点制御機構は本質的に精密な光
学系（レンズ、プリズム、ミラー、受光素子等）を含ん
でいる。この精密光学系を含む機構は、製品の最終調整
工程において正確に調整されるので、合焦時に図２
（ｅ）の状態（ＦＥＳ＝０）が得られる。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、製品の
最終調整工程と異なる周囲環境（主に周囲温度の違い）
で製品が使用されたり、あるいは長期間に渡る装置使用
中に振動などにより光学系に微妙な位置ずれが生じてき
たりすると、次のような事態が生じる。 【０００９】すなわち、上記光学系の位置ずれが生じる
と、図２（ｂ）に示すように記録媒体１に対して対物レ
ンズ２が合焦状態の位置にある場合、４分割受光素子上
における２分割光束各々の光スポットは、図２（ｈ）に
示すように受光素子の中央縦分割線上から△Ｘだけオフ
セットするようになる。この場合は焦点誤差信号ＦＥＳ
≠０となる。ところが自動焦点制御系は焦点誤差信号Ｆ
ＥＳがゼロとなるような制御動作を行なっているので、
ＦＥＳ＝０となるように対物レンズ２の位置が変更され
てしまう。 【００１０】つまり、上記光学系の位置ずれが生じる
と、自動焦点制御系は非合焦点に収束する誤った制御動
作をしてしまう。このような非合焦点収束制御が行なわ
れると、記録媒体（光ディスク）１に対して正常な情報
の記録あるいは再生を行なうことができなくなる。 【００１１】この発明の目的は、周囲環境の変化などに
より合焦検出状態にオフセットが生じても、正確な合焦
点収束制御を行なうことのできる自動焦点補正装置を提
供することである。 【００１２】 【課題を解決するための手段】この発明の自動焦点補正
装置は、光を利用する情報記録媒体の情報記録面に対し
て光ビームを供給する光ビーム供給手段と、前記情報記
録媒体の情報記録面に対して前記光ビームを合焦させる
合焦手段と、前記情報記録媒体の情報記録面に対する前
記光ビームの焦点状態を示す信号を検出する検出手段
と、この検出手段で検出された信号を用いて合焦状態か
らのずれを示す焦点誤差信号を出力する処理手段と、前
記検出手段で検出されたアナログの信号をデジタル値に
変換する第１の変換手段と、この第１の変換手段で変換
されたデジタル値に基づいてオフセット補正信号を計算
する計算手段と、この計算手段で計算されたデジタルの
オフセット補正信号をアナログのオフセット補正信号に
変換する第２の変換手段と、この第２の変換手段で変換
されたアナログのオフセット補正信号と前記処理手段か
ら出力される焦点誤差信号とを合成して補正焦点誤差信
号を出力する焦点誤差信号補正手段と、この焦点誤差信
号補正手段からの補正焦点誤差信号に基づいて前記合焦
手段を制御することにより、前記光ディスクの情報記録
面に対して前記光ビームを合焦させる制御手段とから構
成されている。 【００１３】 【作用】合焦点からのずれ情報（オフセット）を焦点誤
差信号検出部分と同じところから検出しているから、検
出されたオフセット量は焦点誤差信号中のオフセット分
（ＦＥＳ≠０の分）に比例して変化する。したがって、
焦点誤差信号中のオフセット分がどのように変化して
も、これをキャンセルした補正焦点誤差信号（ＦＥＳ
Ｃ）を得ることができる。このような補正焦点誤差信号
（ＦＥＳＣ）を補正前の焦点誤差信号（ＦＥＳ）の代わ
りに合焦点収束制御に使用する。 【００１４】 【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。 【００１５】図１は、この発明の一実施例に係る自動焦
点補正装置を含んだ光ディスク装置の光学系の構成を示
す。 【００１６】光源（レーザダイオード）５から放出され
たレーザビームはコリメータ４、ビームスプリッタ３お
よび対物レンズ２を介して記録媒体（光ディスク）１の
表面（情報記録面）に送られる。 【００１７】対物レンズ２は駆動コイル１２によって記
録媒体１の垂線方向に高速上下動できるようになってお
り、レーザビームを記録媒体１の情報記録面に収束させ
る働きを持つ。 【００１８】記録媒体１で反射されたレーザビームはビ
ームスプリッタ３、集光レンズ６およびビームスプリッ
タ７を介して、受光素子１０に送られる。受光素子１０
は、記録媒体１で反射されたレーザビームから記録情報
を読み取るものである。 【００１９】記録媒体１で反射されたレーザビームはさ
らに、ビームスプリッタ７から光束分割器８を介して分
割受光素子９に導かれる。この分割受光素子９は４つの
受光領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄをもち、それぞれの受光領域か
ら、入射したレーザビーム光の強さに応じた大きさの電
気信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが得られるようになっている。 【００２０】分割受光素子９からの電気信号Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄは焦点信号処理回路１１で処理されて、信号Ｅ１
１となる。この信号Ｅ１１が、後に詳述するオフセット
補正された補正焦点誤差信号ＦＥＳＣになる。 【００２１】焦点信号処理回路１１からの信号Ｅ１１
は、駆動増幅器１３にて周波数特性および位相特性が補
償され、その後電力増幅される。この電力増幅された信
号（駆動電流）が駆動コイル１２に与えられ、補正焦点
誤差信号ＦＥＳＣが最小となるように対物レンズ２の位
置が制御される。 【００２２】いま、図１の分割受光素子９の４分割構成
が図２（ｅ）のようになっているとする。この場合、２
分割されたレーザビームの一方のビームスポットの情報
は受光領域Ａ、Ｄから信号Ａ、Ｄとして出力され、２分
割されたレーザビームの他方のビームスポットの情報は
受光領域Ｂ、Ｃから信号Ｂ、Ｃとして出力される。 【００２３】上記信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから、以下の演算
により、オフセット補正前の焦点誤差信号ＦＥＳが得ら
れる。 【００２４】 ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）ー（Ｂ＋Ｄ） ………（１） 図２（ａ）のように対物レンズ２が記録媒体１に近すぎ
て非合焦状態にあると、分割受光素子９の受光領域Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄに投射されるビームスポットは図２（ｄ）の
ようになり、Ｄ＞Ａ、Ｂ＞Ｃとなる。すると（Ｂ＋Ｄ）
＞（Ａ＋Ｃ）となるため、式（１）のＦＥＳは負となる
（ＦＥＳ＜０）。この場合は、対物レンズ２が記録媒体
１から離れるような駆動電流が駆動増幅器１３から駆動
コイル１２に与えられる。 【００２５】図２（ｃ）のように対物レンズ２が記録媒
体１に遠すぎて非合焦状態にあると、分割受光素子９の
受光領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに投射されるビームスポットは
図２（ｆ）のようになり、Ｄ＜Ａ、Ｂ＜Ｃとなる。する
と（Ｂ＋Ｄ）＜（Ａ＋Ｃ）となるため、式（１）のＦＥ
Ｓは正となる（ＦＥＳ＞０）。この場合は、対物レンズ
２が記録媒体１に近づくような駆動電流が駆動増幅器１
３から駆動コイル１２に与えられる。 【００２６】以上のように、対物レンズ２は、記録媒体
１に対し相対的に近すぎれば離され、遠すぎれば近付け
られる。その結果、対物レンズ２は式（１）のＦＥＳが
ゼロになるように位置制御される。 【００２７】オフセットがない場合、図２（ｅ）に示す
ように、このＦＥＳ＝０の点が合焦点に一致する。 【００２８】ところが、光学系の構成部品（ビームスプ
リッタ、受光素子など）の相対位置がたとえば周囲温度
変化により微小変化すると、本来の合焦点における２つ
のビームスポットの位置が、図２（ｈ）に示すようにな
ってしまう。すなわち、受光領域Ａ、Ｂと受光領域Ｃ、
Ｄとの境界をなす分割受光素子９の中央部分の線と、２
つのビームスポットの中心を結ぶ線とが、本来の合焦点
において△Ｘだけオフセットする。この場合、Ｄ＞Ａ、
Ｃ＞Ｂとなる。 【００２９】式（１）の右辺を書き直すと（ＡーＤ）＋
（ＣーＢ）となる。これにＤ＞Ａ、Ｃ＞Ｂを代入すると
（ＡーＤ）＜０、（ＣーＢ）＞０となる。ここで仮に
（ＡーＤ）＜（ＣーＢ）であればＦＥＳ＞０となる。 【００３０】つまり、図２（ｈ）のようなオフセットが
発生するとＦＥＳ＞０となり、本来の合焦点が非合焦点
（遠すぎ）として認識され、図２（ａ）に示すような近
すぎ位置への誤った焦点制御が行なわれてしまう。 【００３１】なお、対物レンズ２が記録媒体１に近すぎ
る場合は２つのビームスポットは図２（ｇ）に示すよう
になりＦＥＳ＜０が得られる。この場合は対物レンズ２
を離す制御が行なわれる。また対物レンズ２が記録媒体
１に遠すぎる場合は２つのビームスポットは図２（ｉ）
に示すようになりＦＥＳ＞０が得られる。この場合は対
物レンズ２を近付ける制御が行なわれる。 【００３２】図２（ｈ）に示すようなオフセットが生じ
た場合に、本来の合焦点（図２（ｂ））が非合焦点であ
ると制御系が誤認識するのを防ぐには、合焦点でゼロと
なり、非合焦点で正又は負となるように補正された、新
たな焦点誤差信号ＦＥＳＣが必要となる。 【００３３】図１の実施例のように４分割受光素子９を
用いた場合の補正焦点誤差信号ＦＥＳＣは次のようにな
る。 【００３４】 ＦＥＳＣ＝(A+C) - (B+D) ーk [(A+D)-(B+C)] ・[(A+B)-(C+D)] ………（２） ここでｋは実際の実施装置（製品）において実験的に求
められる比例係数である。式（２）の右辺第１、第２項
は式（１）のＦＥＳ（補正前の焦点誤差信号）に相当
し、その第３項は図２（ｈ）のオフセット△Ｘによる成
分を打ち消す部分である。 【００３５】図２（ｈ）に示すようなオフセット△Ｘが
ない場合は、第３項中の［（Ａ＋Ｂ）ー（Ｃ＋Ｄ）］が
ゼロになる。この場合は式（２）の補正焦点誤差信号Ｆ
ＥＳＣは式（１）の焦点誤差信号ＦＥＳと同じになる。
したがって、オフセットが発生していない場合でも式
（２）の補正焦点誤差信号ＦＥＳＣによる自動焦点制御
に問題はない。 【００３６】図３は、４分割受光素子９から式（２）で
示した補正焦点誤差信号ＦＥＳＣを作り出す回路構成の
一例を示す。この４分割受光素子９はフォトダイオード
９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄからなり、それらのカソードは
バイアス電源ＶＲに接続され、それぞれのアノードは演
算増幅器１１１〜１１４の反転入力端に接続される。 【００３７】図２（ｅ）の受光領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、
それぞれ、図３のフォトダイオード９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、
９Ｄに相当する。領域Ａのフォトダイオード９Ａで検出
されたレーザビームスポットの大きさに対応する電流信
号は、演算増幅器１１１および帰還抵抗Ｒ１１による反
転増幅回路を介して電圧信号ＥＡ（ーＡ）に変換され
る。同様に、領域Ｂのフォトダイオード９Ｂで検出され
たレーザビームスポットの大きさに対応する電流信号
は、演算増幅器１１２および帰還抵抗Ｒ１２による反転
増幅回路を介して電圧信号ＥＢ（ーＢ）に変換され、領
域Ｃのフォトダイオード９Ｃで検出されたレーザビーム
スポットの大きさに対応する電流信号は、演算増幅器１
１３および帰還抵抗Ｒ１３による反転増幅回路を介して
電圧信号ＥＣ（ーＣ）に変換され、領域Ｄのフォトダイ
オード９Ｄで検出されたレーザビームスポットの大きさ
に対応する電流信号は、演算増幅器１１４および帰還抵
抗Ｒ１４による反転増幅回路を介して電圧信号ＥＤ（ー
Ｄ）に変換される。 【００３８】上記電圧信号ＥＡ、ＥＣは抵抗ネットワー
クＲＡを介して演算増幅器１１５の反転入力端に送ら
れ、上記電圧信号ＥＢ、ＥＤは抵抗ネットワークＲＡを
介して演算増幅器１１５の非反転入力端に送られる。演
算増幅器１１５は、電圧信号ＥＡ＋ＥＣおよび電圧信号
ＥＢ＋ＥＤを、抵抗ネットワークＲＡの各抵抗値と負帰
還抵抗Ｒ１５との比で決まるゲイン配分で増幅し、電圧
信号ＥＡ＋ＥＣと電圧信号ＥＢ＋ＥＤとの差分に相当す
る電圧信号Ｅ１１５を出力する。この電圧信号Ｅ１１５
が、式（１）の焦点誤差信号ＦＥＳ、または式（２）の
右辺第１、第２項に該当する。 【００３９】電圧信号ＥＡ、ＥＤは抵抗ネットワークＲ
Ｂを介して演算増幅器１１６の反転入力端に送られ、上
記電圧信号ＥＢ、ＥＣは抵抗ネットワークＲＢを介して
演算増幅器１１６の非反転入力端に送られる。演算増幅
器１１６は、電圧信号ＥＡ＋ＥＤおよび電圧信号ＥＢ＋
ＥＣを、抵抗ネットワークＲＢの各抵抗値と負帰還抵抗
Ｒ１６との比で決まるゲイン配分で増幅し、電圧信号Ｅ
Ａ＋ＥＤと電圧信号ＥＢ＋ＥＣとの差分に相当する電圧
信号Ｅ１１６を出力する。 【００４０】電圧信号ＥＡ、ＥＢは抵抗ネットワークＲ
Ｃを介して演算増幅器１１７の反転入力端に送られ、上
記電圧信号ＥＣ、ＥＤは抵抗ネットワークＲＣを介して
演算増幅器１１７の非反転入力端に送られる。演算増幅
器１１７は、電圧信号ＥＡ＋ＥＢおよび電圧信号ＥＣ＋
ＥＤを、抵抗ネットワークＲＣの各抵抗値と負帰還抵抗
Ｒ１７との比で決まるゲイン配分で増幅し、電圧信号Ｅ
Ａ＋ＥＢと電圧信号ＥＣ＋ＥＤとの差分に相当する電圧
信号Ｅ１１７を出力する。 【００４１】電圧信号ＥＡ〜ＥＤは抵抗ネットワークＲ
Ｄを介して演算増幅器１１８の反転入力端に送られ、演
算増幅器１１８の非反転入力端は接地される。演算増幅
器１１８は、電圧信号ＥＡ〜ＥＤを抵抗ネットワークＲ
Ｄの各抵抗値と負帰還抵抗Ｒ１８との比で決まるゲイン
配分で増幅し、電圧信号ＥＡ＋ＥＢ＋ＥＣ＋ＥＤに相当
する電圧信号Ｅ１１８を出力する。 【００４２】上記電圧信号Ｅ１１６〜Ｅ１１８はアナロ
グ乗算回路１１０に入力される。回路１１０は、式
（２）の右辺第３項ｋ［（Ａ＋Ｄ）ー（Ｂ＋Ｃ）］・
［（Ａ＋Ｂ）ー（Ｃ＋Ｄ）］に相当するアナログ演算処
理を行ないオフセット補正信号Ｅ１１０を出力する。 【００４３】式（２）の右辺第３項に相当するオフセッ
ト補正信号Ｅ１１０は、抵抗Ｒ２０を介して演算増幅器
１１９の非反転入力端に与えられる。この増幅器１１９
の反転入力端には、抵抗Ｒ２１を介して式（２）の右辺
第１、第２項（式（１）のＦＥＳ相当）に該当する電圧
信号Ｅ１１５が与えられる。演算増幅器１１９は、抵抗
Ｒ１９、Ｒ２１の比に対応した増幅度で電圧信号Ｅ１１
５とオフセット補正信号Ｅ１１０との差分を増幅し、オ
フセット補正信号Ｅ１１０で補正された焦点誤差信号Ｅ
１１を出力する。この信号Ｅ１１が、式（２）の補正焦
点誤差信号ＦＥＳＣに相当する。 【００４４】この信号Ｅ１１を図１の駆動増幅器１３に
与えることにより、図２（ｈ）に示すようなオフセット
△Ｘの発生の有無に拘わらず、対物レンズ２を図２
（ｂ）に示すような合焦状態に自動制御できるようにな
る。 【００４５】図４は、図３のアナログ乗算回路１１０の
具体例を示す。ここではトランジスタＱ１０、Ｑ１４、
Ｑ１６のベース・エミッタ間電圧とコレクタ電流との間
の指数関数特性を演算増幅器１２０、１２１、１２２の
負帰還回路に適用して入力電圧Ｅ１１６〜Ｅ１１８に対
数変換を施し、その後のアナログ合成処理結果を逆対数
回路（Ｑ１２、１２３）に通すことで乗算処理を行なっ
ている。これらの処理により、オフセット補正信号Ｅ１
１０が得られる。 【００４６】図３、図４の構成ではアナログ演算を行な
っているが、式（２）の演算はデジタル処理も可能であ
る。図５は、式（２）の一部をデジタル処理する場合の
構成例を示す。また、図６は図５のオフセット量計算機
１１０２の動作を説明するフローチャートである。 【００４７】まず、図３の演算増幅器１１１〜１１４か
ら得られた４つの電圧信号ＥＡ〜ＥＤは、それぞれ、Ａ
／Ｄ変換器１１０１において４ビットまたは８ビットで
デジタル化され、オフセット量計算機１１０２に渡され
る。計算機１１０２のＣＰＵは電圧信号ＥＡ〜ＥＤを取
り込んだ後（ＳＴ１０）、式（２）の右辺第３項を計算
し、その結果（オフセット補正信号Ｅ１１０のデジタル
値）を出力する（ＳＴ２０）。 【００４８】計算機１１０２のＣＰＵから出力された計
算値は、Ｄ／Ａ変換器１１０３によりアナログのオフセ
ット補正信号Ｅ１１０に変換され、図３の演算増幅器１
１９にて式（１）のＦＥＳに相当する信号Ｅ１１５と合
成される。 【００４９】図３および図５の組み合わせはアナログ／
デジタルのハイブリッド構成であるが、式（２）のＦＥ
ＳＣに相当する信号Ｅ１１を求めるまでの処理を全て図
５の計算機１１０２で行なうこともできる。ただしこの
場合は計算機１１０２に処理速度の速いＣＰＵが必要に
なる。 【００５０】図３および図５を組み合わせたハイブリッ
ド構成では、計算機１１０２のＣＰＵの処理速度に厳し
い要求はない。というのも、ＣＰＵでオフセット補正量
Ｅ１１０の算出に手間取りオフセット補正量Ｅ１１０が
まだ求まっていない間でも、式（１）のＦＥＳを利用し
たアナログ焦点制御が行なわれているからである。一旦
オフセット補正量Ｅ１１０が求まれば、式（２）のＦＥ
ＳＣに基づく焦点制御がアナログ制御回路の動作により
素早く行なわれる。 【００５１】一旦オフセット補正量Ｅ１１０が求まる
と、この補正量Ｅ１１０は短周期で変動するものではな
いので、この補正量Ｅ１１０は一時的に固定値と置き換
えることができる。すると、計算機１１０２のＣＰＵを
他の作業に利用することも可能になる。逆に言うと、本
来は焦点制御用に設けられていないＣＰＵの処理の空き
時間を利用してオフセット補正量Ｅ１１０を求めること
も可能ということである。 【００５２】図７は自動焦点補正装置の他の実施例を示
す。図８はこの自動焦点補正装置の動作を説明する図で
ある。 【００５３】光源５から放出されたレーザビームはコリ
メータ４、ビームスプリッタ３および対物レンズ２を介
して記録媒体１の表面に送られる。記録媒体１で反射さ
れたレーザビームはビームスプリッタ３、集光レンズ６
およびビームスプリッタ７ａ、７ｂを介して、受光素子
１０に送られる。 【００５４】記録媒体１で反射されたレーザビームはさ
らに、ビームスプリッタ７ａ、７ｂから分割受光素子９
ａ、９ｂに導かれる。分割受光素子９ｂは３つの受光領
域Ａ、Ｂ、Ｃをもち、それぞれの受光領域から、入射し
たレーザビーム光の強さに応じた大きさの電気信号Ａ、
Ｂ、Ｃが得られるようになっている。また分割受光素子
９ａは３つの受光領域Ｄ、Ｅ、Ｆをもち、それぞれの受
光領域から、入射したレーザビーム光の強さに応じた大
きさの電気信号Ｄ、Ｅ、Ｆが得られるようになってい
る。 【００５５】分割受光素子９ｂからの電気信号Ａ、Ｂ、
Ｃと分割受光素子９ａからの電気信号Ｄ、Ｅ、Ｆは焦点
信号処理回路１１で処理されて、信号Ｅ１１となる。こ
の実施例では、信号Ｅ１１が第２の補正焦点誤差信号Ｆ
ＥＳＣを含む。焦点信号処理回路１１からの信号Ｅ１１
は、駆動増幅器１３にて周波数特性および位相特性が補
償され、その後電力増幅される。この電力増幅された信
号（駆動電流）が駆動コイル１２に与えられ、第２の補
正焦点誤差信号ＦＥＳＣが最小となるように対物レンズ
２の位置が制御される。 【００５６】いま、図７の分割受光素子９ａ、９ｂの３
分割構成が図８（ｂ）のようになっているとする。この
場合、２つのビームスプリッタ７ａ、７ｂからの２本の
レーザビームの一方のビームスポットの情報は受光領域
Ａ〜Ｃに与えられ、他方のビームスポットの情報は受光
領域Ｄ〜Ｆに与えられる。この場合、３分割受光素子９
ｂから信号Ａ〜Ｃが得られ、３分割受光素子９ａから信
号Ｄ〜Ｆが得られる。 【００５７】上記信号Ａ〜Ｆから、以下の演算により、
オフセット補正前の焦点誤差信号ＦＥＳが得られる。 【００５８】 ＦＥＳ＝（ＢーＡーＣ）ー（ＥーＤーＦ） ………（３） 対物レンズ２が記録媒体１に近すぎて非合焦状態にある
と、分割受光素子９ａ、９ｂの受光領域Ａ〜Ｆに投射さ
れるビームスポットは図８（ａ）のようになり、式
（３）のＦＥＳは負となる（ＦＥＳ＜０）。この場合
は、対物レンズ２が記録媒体１から離れるような駆動電
流が駆動増幅器１３から駆動コイル１２に与えられる。 【００５９】対物レンズ２が記録媒体１に遠すぎて非合
焦状態にあると、分割受光素子９ａ、９ｂの受光領域Ａ
〜Ｆに投射されるビームスポットは図８（ｃ）のように
なり、式（３）のＦＥＳは正となる（ＦＥＳ＞０）。こ
の場合は、対物レンズ２が記録媒体１に近づくような駆
動電流が駆動増幅器１３から駆動コイル１２に与えられ
る。 【００６０】以上のように、対物レンズ２は、記録媒体
１に対し相対的に近すぎれば離され、遠すぎれば近付け
られる。その結果、対物レンズ２は式（３）のＦＥＳが
ゼロになるように位置制御される。 【００６１】オフセットがない場合、図８（ｂ）に示す
ように、このＦＥＳ＝０の点が合焦点に一致する。 【００６２】次に、図８（ｅ）に示すように、受光領域
Ｂ、Ｅの中心線ＣＬと２つのビームスポットの中心を結
ぶ線とが、本来の合焦点において△Ｘだけオフセットす
る場合を考えると、ＦＥＳ≠０となる。 【００６３】図８（ｅ）に示すようなオフセットが生じ
た場合に、本来の合焦点が非合焦点であると制御系が誤
認識するのを防ぐには、合焦点でゼロとなり、非合焦点
で正又は負となるように補正された、新たな焦点誤差信
号ＦＥＳＣが必要となる。 【００６４】図７の実施例のように２組の３分割受光素
子９ａ、９ｂを用いた場合の補正焦点誤差信号ＦＥＳＣ
は次のようになる。 【００６５】 ＦＥＳＣ＝(B-A-C) - (E-D-F) ーk [(A+D)-(C+F)] ・[(A+B+C)-(D+E+F)] ………（４） ここでｋは実際の実施装置（製品）において実験的に求
められる比例係数である。式（４）の右辺第１、第２項
は式（３）のＦＥＳ（補正前の焦点誤差信号）に相当
し、その第３項は図８（ｅ）のオフセット△Ｘによる成
分を打ち消す部分である。 【００６６】図８（ｅ）に示すようなオフセット△Ｘが
ない場合は、式（４）の右辺第３項がゼロになる。この
場合は式（４）の補正焦点誤差信号ＦＥＳＣは式（３）
の焦点誤差信号ＦＥＳと同じになる。したがって、オフ
セットが発生していない場合でも式（４）の補正焦点誤
差信号ＦＥＳＣによる自動焦点制御に問題はない。 【００６７】たとえば図５の計算機１１０２のＣＰＵで
式（４）を計算させるプログラムを実行すれば、式
（４）の補正焦点誤差信号ＦＥＳＣを得ることができ
る。 【００６８】 【発明の効果】合焦点からのずれを示すオフセット△Ｘ
の情報を焦点誤差信号検出部分と同じ分割受光素子９か
ら検出しているため、検出されたオフセット量は焦点誤
差信号ＦＥＳ中のオフセット分（ＦＥＳ≠０の分）に比
例して変化する。したがって、焦点誤差信号ＦＥＳ中の
オフセット分がどのように変化しても、これをキャンセ
ルした補正焦点誤差信号ＦＥＳＣを得ることができる。
このような補正焦点誤差信号ＦＥＳＣを合焦点収束制御
に使用している。 【００６９】したがって、この発明の自動焦点補正装置
を利用した合焦点収束制御系では、周囲温度の変化など
による焦点ずれは発生しない。
記録あるいは再生を行なう装置における自動焦点制御機
構の改良に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の光ディスク装置における自動焦点
制御機構では、通常、合焦点を光学的に検出している。
たとえば、光ディスクから反射されてきた光束を光学的
に２分割し、分割された光束各々の光スポットを４分割
受光素子で検出すると図２に示すような状態が得られ
る。 【０００３】ここで、図２（ｂ）に示すように記録媒体
（光ディスク）１に対して対物レンズ２が合焦状態にあ
る場合は、４分割受光素子上における２分割光束各々の
光スポットは、図２（ｅ）に示すように受光素子の中央
縦分割線上に均等に位置する。この場合は焦点誤差信号
ＦＥＳ＝０となる。 【０００４】もし、図２（ａ）に示すように記録媒体１
に対して対物レンズ２が近すぎて非合焦状態にある場合
は、４分割受光素子上における２分割光束各々の光スポ
ットは、図２（ｄ）に示すように受光素子の中央縦分割
線に関して非均等に位置する。この場合は焦点誤差信号
ＦＥＳ＜０となる。 【０００５】逆に、図２（ｃ）に示すように記録媒体１
に対して対物レンズ２が遠すぎて非合焦状態にある場合
は、４分割受光素子上における２分割光束各々の光スポ
ットは、図２（ｆ）に示すように受光素子の中央縦分割
線に関して非均等に位置する。この場合は焦点誤差信号
ＦＥＳ＞０となる。 【０００６】すなわち、焦点誤差信号ＦＥＳの極性（＞
０、＜０）から、対物レンズ２がどちらの方向にずれて
非合焦となっているのかが判明する。このずれ方向が判
明すれば、その方向のずれが最小となるように（つまり
焦点誤差信号ＦＥＳがゼロとなるように）、対物レンズ
２が位置制御される。これが従来の自動焦点制御機構の
基本動作である。 【０００７】上記自動焦点制御機構は本質的に精密な光
学系（レンズ、プリズム、ミラー、受光素子等）を含ん
でいる。この精密光学系を含む機構は、製品の最終調整
工程において正確に調整されるので、合焦時に図２
（ｅ）の状態（ＦＥＳ＝０）が得られる。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、製品の
最終調整工程と異なる周囲環境（主に周囲温度の違い）
で製品が使用されたり、あるいは長期間に渡る装置使用
中に振動などにより光学系に微妙な位置ずれが生じてき
たりすると、次のような事態が生じる。 【０００９】すなわち、上記光学系の位置ずれが生じる
と、図２（ｂ）に示すように記録媒体１に対して対物レ
ンズ２が合焦状態の位置にある場合、４分割受光素子上
における２分割光束各々の光スポットは、図２（ｈ）に
示すように受光素子の中央縦分割線上から△Ｘだけオフ
セットするようになる。この場合は焦点誤差信号ＦＥＳ
≠０となる。ところが自動焦点制御系は焦点誤差信号Ｆ
ＥＳがゼロとなるような制御動作を行なっているので、
ＦＥＳ＝０となるように対物レンズ２の位置が変更され
てしまう。 【００１０】つまり、上記光学系の位置ずれが生じる
と、自動焦点制御系は非合焦点に収束する誤った制御動
作をしてしまう。このような非合焦点収束制御が行なわ
れると、記録媒体（光ディスク）１に対して正常な情報
の記録あるいは再生を行なうことができなくなる。 【００１１】この発明の目的は、周囲環境の変化などに
より合焦検出状態にオフセットが生じても、正確な合焦
点収束制御を行なうことのできる自動焦点補正装置を提
供することである。 【００１２】 【課題を解決するための手段】この発明の自動焦点補正
装置は、光を利用する情報記録媒体の情報記録面に対し
て光ビームを供給する光ビーム供給手段と、前記情報記
録媒体の情報記録面に対して前記光ビームを合焦させる
合焦手段と、前記情報記録媒体の情報記録面に対する前
記光ビームの焦点状態を示す信号を検出する検出手段
と、この検出手段で検出された信号を用いて合焦状態か
らのずれを示す焦点誤差信号を出力する処理手段と、前
記検出手段で検出されたアナログの信号をデジタル値に
変換する第１の変換手段と、この第１の変換手段で変換
されたデジタル値に基づいてオフセット補正信号を計算
する計算手段と、この計算手段で計算されたデジタルの
オフセット補正信号をアナログのオフセット補正信号に
変換する第２の変換手段と、この第２の変換手段で変換
されたアナログのオフセット補正信号と前記処理手段か
ら出力される焦点誤差信号とを合成して補正焦点誤差信
号を出力する焦点誤差信号補正手段と、この焦点誤差信
号補正手段からの補正焦点誤差信号に基づいて前記合焦
手段を制御することにより、前記光ディスクの情報記録
面に対して前記光ビームを合焦させる制御手段とから構
成されている。 【００１３】 【作用】合焦点からのずれ情報（オフセット）を焦点誤
差信号検出部分と同じところから検出しているから、検
出されたオフセット量は焦点誤差信号中のオフセット分
（ＦＥＳ≠０の分）に比例して変化する。したがって、
焦点誤差信号中のオフセット分がどのように変化して
も、これをキャンセルした補正焦点誤差信号（ＦＥＳ
Ｃ）を得ることができる。このような補正焦点誤差信号
（ＦＥＳＣ）を補正前の焦点誤差信号（ＦＥＳ）の代わ
りに合焦点収束制御に使用する。 【００１４】 【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。 【００１５】図１は、この発明の一実施例に係る自動焦
点補正装置を含んだ光ディスク装置の光学系の構成を示
す。 【００１６】光源（レーザダイオード）５から放出され
たレーザビームはコリメータ４、ビームスプリッタ３お
よび対物レンズ２を介して記録媒体（光ディスク）１の
表面（情報記録面）に送られる。 【００１７】対物レンズ２は駆動コイル１２によって記
録媒体１の垂線方向に高速上下動できるようになってお
り、レーザビームを記録媒体１の情報記録面に収束させ
る働きを持つ。 【００１８】記録媒体１で反射されたレーザビームはビ
ームスプリッタ３、集光レンズ６およびビームスプリッ
タ７を介して、受光素子１０に送られる。受光素子１０
は、記録媒体１で反射されたレーザビームから記録情報
を読み取るものである。 【００１９】記録媒体１で反射されたレーザビームはさ
らに、ビームスプリッタ７から光束分割器８を介して分
割受光素子９に導かれる。この分割受光素子９は４つの
受光領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄをもち、それぞれの受光領域か
ら、入射したレーザビーム光の強さに応じた大きさの電
気信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが得られるようになっている。 【００２０】分割受光素子９からの電気信号Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄは焦点信号処理回路１１で処理されて、信号Ｅ１
１となる。この信号Ｅ１１が、後に詳述するオフセット
補正された補正焦点誤差信号ＦＥＳＣになる。 【００２１】焦点信号処理回路１１からの信号Ｅ１１
は、駆動増幅器１３にて周波数特性および位相特性が補
償され、その後電力増幅される。この電力増幅された信
号（駆動電流）が駆動コイル１２に与えられ、補正焦点
誤差信号ＦＥＳＣが最小となるように対物レンズ２の位
置が制御される。 【００２２】いま、図１の分割受光素子９の４分割構成
が図２（ｅ）のようになっているとする。この場合、２
分割されたレーザビームの一方のビームスポットの情報
は受光領域Ａ、Ｄから信号Ａ、Ｄとして出力され、２分
割されたレーザビームの他方のビームスポットの情報は
受光領域Ｂ、Ｃから信号Ｂ、Ｃとして出力される。 【００２３】上記信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから、以下の演算
により、オフセット補正前の焦点誤差信号ＦＥＳが得ら
れる。 【００２４】 ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）ー（Ｂ＋Ｄ） ………（１） 図２（ａ）のように対物レンズ２が記録媒体１に近すぎ
て非合焦状態にあると、分割受光素子９の受光領域Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄに投射されるビームスポットは図２（ｄ）の
ようになり、Ｄ＞Ａ、Ｂ＞Ｃとなる。すると（Ｂ＋Ｄ）
＞（Ａ＋Ｃ）となるため、式（１）のＦＥＳは負となる
（ＦＥＳ＜０）。この場合は、対物レンズ２が記録媒体
１から離れるような駆動電流が駆動増幅器１３から駆動
コイル１２に与えられる。 【００２５】図２（ｃ）のように対物レンズ２が記録媒
体１に遠すぎて非合焦状態にあると、分割受光素子９の
受光領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに投射されるビームスポットは
図２（ｆ）のようになり、Ｄ＜Ａ、Ｂ＜Ｃとなる。する
と（Ｂ＋Ｄ）＜（Ａ＋Ｃ）となるため、式（１）のＦＥ
Ｓは正となる（ＦＥＳ＞０）。この場合は、対物レンズ
２が記録媒体１に近づくような駆動電流が駆動増幅器１
３から駆動コイル１２に与えられる。 【００２６】以上のように、対物レンズ２は、記録媒体
１に対し相対的に近すぎれば離され、遠すぎれば近付け
られる。その結果、対物レンズ２は式（１）のＦＥＳが
ゼロになるように位置制御される。 【００２７】オフセットがない場合、図２（ｅ）に示す
ように、このＦＥＳ＝０の点が合焦点に一致する。 【００２８】ところが、光学系の構成部品（ビームスプ
リッタ、受光素子など）の相対位置がたとえば周囲温度
変化により微小変化すると、本来の合焦点における２つ
のビームスポットの位置が、図２（ｈ）に示すようにな
ってしまう。すなわち、受光領域Ａ、Ｂと受光領域Ｃ、
Ｄとの境界をなす分割受光素子９の中央部分の線と、２
つのビームスポットの中心を結ぶ線とが、本来の合焦点
において△Ｘだけオフセットする。この場合、Ｄ＞Ａ、
Ｃ＞Ｂとなる。 【００２９】式（１）の右辺を書き直すと（ＡーＤ）＋
（ＣーＢ）となる。これにＤ＞Ａ、Ｃ＞Ｂを代入すると
（ＡーＤ）＜０、（ＣーＢ）＞０となる。ここで仮に
（ＡーＤ）＜（ＣーＢ）であればＦＥＳ＞０となる。 【００３０】つまり、図２（ｈ）のようなオフセットが
発生するとＦＥＳ＞０となり、本来の合焦点が非合焦点
（遠すぎ）として認識され、図２（ａ）に示すような近
すぎ位置への誤った焦点制御が行なわれてしまう。 【００３１】なお、対物レンズ２が記録媒体１に近すぎ
る場合は２つのビームスポットは図２（ｇ）に示すよう
になりＦＥＳ＜０が得られる。この場合は対物レンズ２
を離す制御が行なわれる。また対物レンズ２が記録媒体
１に遠すぎる場合は２つのビームスポットは図２（ｉ）
に示すようになりＦＥＳ＞０が得られる。この場合は対
物レンズ２を近付ける制御が行なわれる。 【００３２】図２（ｈ）に示すようなオフセットが生じ
た場合に、本来の合焦点（図２（ｂ））が非合焦点であ
ると制御系が誤認識するのを防ぐには、合焦点でゼロと
なり、非合焦点で正又は負となるように補正された、新
たな焦点誤差信号ＦＥＳＣが必要となる。 【００３３】図１の実施例のように４分割受光素子９を
用いた場合の補正焦点誤差信号ＦＥＳＣは次のようにな
る。 【００３４】 ＦＥＳＣ＝(A+C) - (B+D) ーk [(A+D)-(B+C)] ・[(A+B)-(C+D)] ………（２） ここでｋは実際の実施装置（製品）において実験的に求
められる比例係数である。式（２）の右辺第１、第２項
は式（１）のＦＥＳ（補正前の焦点誤差信号）に相当
し、その第３項は図２（ｈ）のオフセット△Ｘによる成
分を打ち消す部分である。 【００３５】図２（ｈ）に示すようなオフセット△Ｘが
ない場合は、第３項中の［（Ａ＋Ｂ）ー（Ｃ＋Ｄ）］が
ゼロになる。この場合は式（２）の補正焦点誤差信号Ｆ
ＥＳＣは式（１）の焦点誤差信号ＦＥＳと同じになる。
したがって、オフセットが発生していない場合でも式
（２）の補正焦点誤差信号ＦＥＳＣによる自動焦点制御
に問題はない。 【００３６】図３は、４分割受光素子９から式（２）で
示した補正焦点誤差信号ＦＥＳＣを作り出す回路構成の
一例を示す。この４分割受光素子９はフォトダイオード
９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄからなり、それらのカソードは
バイアス電源ＶＲに接続され、それぞれのアノードは演
算増幅器１１１〜１１４の反転入力端に接続される。 【００３７】図２（ｅ）の受光領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、
それぞれ、図３のフォトダイオード９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、
９Ｄに相当する。領域Ａのフォトダイオード９Ａで検出
されたレーザビームスポットの大きさに対応する電流信
号は、演算増幅器１１１および帰還抵抗Ｒ１１による反
転増幅回路を介して電圧信号ＥＡ（ーＡ）に変換され
る。同様に、領域Ｂのフォトダイオード９Ｂで検出され
たレーザビームスポットの大きさに対応する電流信号
は、演算増幅器１１２および帰還抵抗Ｒ１２による反転
増幅回路を介して電圧信号ＥＢ（ーＢ）に変換され、領
域Ｃのフォトダイオード９Ｃで検出されたレーザビーム
スポットの大きさに対応する電流信号は、演算増幅器１
１３および帰還抵抗Ｒ１３による反転増幅回路を介して
電圧信号ＥＣ（ーＣ）に変換され、領域Ｄのフォトダイ
オード９Ｄで検出されたレーザビームスポットの大きさ
に対応する電流信号は、演算増幅器１１４および帰還抵
抗Ｒ１４による反転増幅回路を介して電圧信号ＥＤ（ー
Ｄ）に変換される。 【００３８】上記電圧信号ＥＡ、ＥＣは抵抗ネットワー
クＲＡを介して演算増幅器１１５の反転入力端に送ら
れ、上記電圧信号ＥＢ、ＥＤは抵抗ネットワークＲＡを
介して演算増幅器１１５の非反転入力端に送られる。演
算増幅器１１５は、電圧信号ＥＡ＋ＥＣおよび電圧信号
ＥＢ＋ＥＤを、抵抗ネットワークＲＡの各抵抗値と負帰
還抵抗Ｒ１５との比で決まるゲイン配分で増幅し、電圧
信号ＥＡ＋ＥＣと電圧信号ＥＢ＋ＥＤとの差分に相当す
る電圧信号Ｅ１１５を出力する。この電圧信号Ｅ１１５
が、式（１）の焦点誤差信号ＦＥＳ、または式（２）の
右辺第１、第２項に該当する。 【００３９】電圧信号ＥＡ、ＥＤは抵抗ネットワークＲ
Ｂを介して演算増幅器１１６の反転入力端に送られ、上
記電圧信号ＥＢ、ＥＣは抵抗ネットワークＲＢを介して
演算増幅器１１６の非反転入力端に送られる。演算増幅
器１１６は、電圧信号ＥＡ＋ＥＤおよび電圧信号ＥＢ＋
ＥＣを、抵抗ネットワークＲＢの各抵抗値と負帰還抵抗
Ｒ１６との比で決まるゲイン配分で増幅し、電圧信号Ｅ
Ａ＋ＥＤと電圧信号ＥＢ＋ＥＣとの差分に相当する電圧
信号Ｅ１１６を出力する。 【００４０】電圧信号ＥＡ、ＥＢは抵抗ネットワークＲ
Ｃを介して演算増幅器１１７の反転入力端に送られ、上
記電圧信号ＥＣ、ＥＤは抵抗ネットワークＲＣを介して
演算増幅器１１７の非反転入力端に送られる。演算増幅
器１１７は、電圧信号ＥＡ＋ＥＢおよび電圧信号ＥＣ＋
ＥＤを、抵抗ネットワークＲＣの各抵抗値と負帰還抵抗
Ｒ１７との比で決まるゲイン配分で増幅し、電圧信号Ｅ
Ａ＋ＥＢと電圧信号ＥＣ＋ＥＤとの差分に相当する電圧
信号Ｅ１１７を出力する。 【００４１】電圧信号ＥＡ〜ＥＤは抵抗ネットワークＲ
Ｄを介して演算増幅器１１８の反転入力端に送られ、演
算増幅器１１８の非反転入力端は接地される。演算増幅
器１１８は、電圧信号ＥＡ〜ＥＤを抵抗ネットワークＲ
Ｄの各抵抗値と負帰還抵抗Ｒ１８との比で決まるゲイン
配分で増幅し、電圧信号ＥＡ＋ＥＢ＋ＥＣ＋ＥＤに相当
する電圧信号Ｅ１１８を出力する。 【００４２】上記電圧信号Ｅ１１６〜Ｅ１１８はアナロ
グ乗算回路１１０に入力される。回路１１０は、式
（２）の右辺第３項ｋ［（Ａ＋Ｄ）ー（Ｂ＋Ｃ）］・
［（Ａ＋Ｂ）ー（Ｃ＋Ｄ）］に相当するアナログ演算処
理を行ないオフセット補正信号Ｅ１１０を出力する。 【００４３】式（２）の右辺第３項に相当するオフセッ
ト補正信号Ｅ１１０は、抵抗Ｒ２０を介して演算増幅器
１１９の非反転入力端に与えられる。この増幅器１１９
の反転入力端には、抵抗Ｒ２１を介して式（２）の右辺
第１、第２項（式（１）のＦＥＳ相当）に該当する電圧
信号Ｅ１１５が与えられる。演算増幅器１１９は、抵抗
Ｒ１９、Ｒ２１の比に対応した増幅度で電圧信号Ｅ１１
５とオフセット補正信号Ｅ１１０との差分を増幅し、オ
フセット補正信号Ｅ１１０で補正された焦点誤差信号Ｅ
１１を出力する。この信号Ｅ１１が、式（２）の補正焦
点誤差信号ＦＥＳＣに相当する。 【００４４】この信号Ｅ１１を図１の駆動増幅器１３に
与えることにより、図２（ｈ）に示すようなオフセット
△Ｘの発生の有無に拘わらず、対物レンズ２を図２
（ｂ）に示すような合焦状態に自動制御できるようにな
る。 【００４５】図４は、図３のアナログ乗算回路１１０の
具体例を示す。ここではトランジスタＱ１０、Ｑ１４、
Ｑ１６のベース・エミッタ間電圧とコレクタ電流との間
の指数関数特性を演算増幅器１２０、１２１、１２２の
負帰還回路に適用して入力電圧Ｅ１１６〜Ｅ１１８に対
数変換を施し、その後のアナログ合成処理結果を逆対数
回路（Ｑ１２、１２３）に通すことで乗算処理を行なっ
ている。これらの処理により、オフセット補正信号Ｅ１
１０が得られる。 【００４６】図３、図４の構成ではアナログ演算を行な
っているが、式（２）の演算はデジタル処理も可能であ
る。図５は、式（２）の一部をデジタル処理する場合の
構成例を示す。また、図６は図５のオフセット量計算機
１１０２の動作を説明するフローチャートである。 【００４７】まず、図３の演算増幅器１１１〜１１４か
ら得られた４つの電圧信号ＥＡ〜ＥＤは、それぞれ、Ａ
／Ｄ変換器１１０１において４ビットまたは８ビットで
デジタル化され、オフセット量計算機１１０２に渡され
る。計算機１１０２のＣＰＵは電圧信号ＥＡ〜ＥＤを取
り込んだ後（ＳＴ１０）、式（２）の右辺第３項を計算
し、その結果（オフセット補正信号Ｅ１１０のデジタル
値）を出力する（ＳＴ２０）。 【００４８】計算機１１０２のＣＰＵから出力された計
算値は、Ｄ／Ａ変換器１１０３によりアナログのオフセ
ット補正信号Ｅ１１０に変換され、図３の演算増幅器１
１９にて式（１）のＦＥＳに相当する信号Ｅ１１５と合
成される。 【００４９】図３および図５の組み合わせはアナログ／
デジタルのハイブリッド構成であるが、式（２）のＦＥ
ＳＣに相当する信号Ｅ１１を求めるまでの処理を全て図
５の計算機１１０２で行なうこともできる。ただしこの
場合は計算機１１０２に処理速度の速いＣＰＵが必要に
なる。 【００５０】図３および図５を組み合わせたハイブリッ
ド構成では、計算機１１０２のＣＰＵの処理速度に厳し
い要求はない。というのも、ＣＰＵでオフセット補正量
Ｅ１１０の算出に手間取りオフセット補正量Ｅ１１０が
まだ求まっていない間でも、式（１）のＦＥＳを利用し
たアナログ焦点制御が行なわれているからである。一旦
オフセット補正量Ｅ１１０が求まれば、式（２）のＦＥ
ＳＣに基づく焦点制御がアナログ制御回路の動作により
素早く行なわれる。 【００５１】一旦オフセット補正量Ｅ１１０が求まる
と、この補正量Ｅ１１０は短周期で変動するものではな
いので、この補正量Ｅ１１０は一時的に固定値と置き換
えることができる。すると、計算機１１０２のＣＰＵを
他の作業に利用することも可能になる。逆に言うと、本
来は焦点制御用に設けられていないＣＰＵの処理の空き
時間を利用してオフセット補正量Ｅ１１０を求めること
も可能ということである。 【００５２】図７は自動焦点補正装置の他の実施例を示
す。図８はこの自動焦点補正装置の動作を説明する図で
ある。 【００５３】光源５から放出されたレーザビームはコリ
メータ４、ビームスプリッタ３および対物レンズ２を介
して記録媒体１の表面に送られる。記録媒体１で反射さ
れたレーザビームはビームスプリッタ３、集光レンズ６
およびビームスプリッタ７ａ、７ｂを介して、受光素子
１０に送られる。 【００５４】記録媒体１で反射されたレーザビームはさ
らに、ビームスプリッタ７ａ、７ｂから分割受光素子９
ａ、９ｂに導かれる。分割受光素子９ｂは３つの受光領
域Ａ、Ｂ、Ｃをもち、それぞれの受光領域から、入射し
たレーザビーム光の強さに応じた大きさの電気信号Ａ、
Ｂ、Ｃが得られるようになっている。また分割受光素子
９ａは３つの受光領域Ｄ、Ｅ、Ｆをもち、それぞれの受
光領域から、入射したレーザビーム光の強さに応じた大
きさの電気信号Ｄ、Ｅ、Ｆが得られるようになってい
る。 【００５５】分割受光素子９ｂからの電気信号Ａ、Ｂ、
Ｃと分割受光素子９ａからの電気信号Ｄ、Ｅ、Ｆは焦点
信号処理回路１１で処理されて、信号Ｅ１１となる。こ
の実施例では、信号Ｅ１１が第２の補正焦点誤差信号Ｆ
ＥＳＣを含む。焦点信号処理回路１１からの信号Ｅ１１
は、駆動増幅器１３にて周波数特性および位相特性が補
償され、その後電力増幅される。この電力増幅された信
号（駆動電流）が駆動コイル１２に与えられ、第２の補
正焦点誤差信号ＦＥＳＣが最小となるように対物レンズ
２の位置が制御される。 【００５６】いま、図７の分割受光素子９ａ、９ｂの３
分割構成が図８（ｂ）のようになっているとする。この
場合、２つのビームスプリッタ７ａ、７ｂからの２本の
レーザビームの一方のビームスポットの情報は受光領域
Ａ〜Ｃに与えられ、他方のビームスポットの情報は受光
領域Ｄ〜Ｆに与えられる。この場合、３分割受光素子９
ｂから信号Ａ〜Ｃが得られ、３分割受光素子９ａから信
号Ｄ〜Ｆが得られる。 【００５７】上記信号Ａ〜Ｆから、以下の演算により、
オフセット補正前の焦点誤差信号ＦＥＳが得られる。 【００５８】 ＦＥＳ＝（ＢーＡーＣ）ー（ＥーＤーＦ） ………（３） 対物レンズ２が記録媒体１に近すぎて非合焦状態にある
と、分割受光素子９ａ、９ｂの受光領域Ａ〜Ｆに投射さ
れるビームスポットは図８（ａ）のようになり、式
（３）のＦＥＳは負となる（ＦＥＳ＜０）。この場合
は、対物レンズ２が記録媒体１から離れるような駆動電
流が駆動増幅器１３から駆動コイル１２に与えられる。 【００５９】対物レンズ２が記録媒体１に遠すぎて非合
焦状態にあると、分割受光素子９ａ、９ｂの受光領域Ａ
〜Ｆに投射されるビームスポットは図８（ｃ）のように
なり、式（３）のＦＥＳは正となる（ＦＥＳ＞０）。こ
の場合は、対物レンズ２が記録媒体１に近づくような駆
動電流が駆動増幅器１３から駆動コイル１２に与えられ
る。 【００６０】以上のように、対物レンズ２は、記録媒体
１に対し相対的に近すぎれば離され、遠すぎれば近付け
られる。その結果、対物レンズ２は式（３）のＦＥＳが
ゼロになるように位置制御される。 【００６１】オフセットがない場合、図８（ｂ）に示す
ように、このＦＥＳ＝０の点が合焦点に一致する。 【００６２】次に、図８（ｅ）に示すように、受光領域
Ｂ、Ｅの中心線ＣＬと２つのビームスポットの中心を結
ぶ線とが、本来の合焦点において△Ｘだけオフセットす
る場合を考えると、ＦＥＳ≠０となる。 【００６３】図８（ｅ）に示すようなオフセットが生じ
た場合に、本来の合焦点が非合焦点であると制御系が誤
認識するのを防ぐには、合焦点でゼロとなり、非合焦点
で正又は負となるように補正された、新たな焦点誤差信
号ＦＥＳＣが必要となる。 【００６４】図７の実施例のように２組の３分割受光素
子９ａ、９ｂを用いた場合の補正焦点誤差信号ＦＥＳＣ
は次のようになる。 【００６５】 ＦＥＳＣ＝(B-A-C) - (E-D-F) ーk [(A+D)-(C+F)] ・[(A+B+C)-(D+E+F)] ………（４） ここでｋは実際の実施装置（製品）において実験的に求
められる比例係数である。式（４）の右辺第１、第２項
は式（３）のＦＥＳ（補正前の焦点誤差信号）に相当
し、その第３項は図８（ｅ）のオフセット△Ｘによる成
分を打ち消す部分である。 【００６６】図８（ｅ）に示すようなオフセット△Ｘが
ない場合は、式（４）の右辺第３項がゼロになる。この
場合は式（４）の補正焦点誤差信号ＦＥＳＣは式（３）
の焦点誤差信号ＦＥＳと同じになる。したがって、オフ
セットが発生していない場合でも式（４）の補正焦点誤
差信号ＦＥＳＣによる自動焦点制御に問題はない。 【００６７】たとえば図５の計算機１１０２のＣＰＵで
式（４）を計算させるプログラムを実行すれば、式
（４）の補正焦点誤差信号ＦＥＳＣを得ることができ
る。 【００６８】 【発明の効果】合焦点からのずれを示すオフセット△Ｘ
の情報を焦点誤差信号検出部分と同じ分割受光素子９か
ら検出しているため、検出されたオフセット量は焦点誤
差信号ＦＥＳ中のオフセット分（ＦＥＳ≠０の分）に比
例して変化する。したがって、焦点誤差信号ＦＥＳ中の
オフセット分がどのように変化しても、これをキャンセ
ルした補正焦点誤差信号ＦＥＳＣを得ることができる。
このような補正焦点誤差信号ＦＥＳＣを合焦点収束制御
に使用している。 【００６９】したがって、この発明の自動焦点補正装置
を利用した合焦点収束制御系では、周囲温度の変化など
による焦点ずれは発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の一実施例に係る自動焦点補
正装置の構成を説明する図。 【図２】図２は、図１の自動焦点補正装置の動作を説明
する図。 【図３】図３は、図１の焦点信号処理回路の一例を説明
する回路図。 【図４】図４は、図３のアナログ乗算回路の具体例を説
明する回路図。 【図５】図５は、図１の焦点信号処理回路の他例を説明
する回路図。 【図６】図６は、図５のオフセット量計算機の動作を説
明するフローチャート。 【図７】図７は、この発明の他実施例に係る自動焦点補
正装置の構成を説明する図。 【図８】図８は、図７の自動焦点補正装置の動作を説明
する図。 【符号の説明】 １…記録媒体（光ディスク）、２…対物レンズ、３…ビ
ームスプリッタ、４…コリメータ、５…光源、６…集光
レンズ、７、７ａ、７ｂ…ビームスプリッタ、８…光束
分割器、９、９ａ、９ｂ…分割受光素子（焦点誤差検出
器／分割光検出器）、１０…受光素子、１１…焦点信号
処理回路、１２…駆動コイル、１３…駆動増幅器、１１
０…アナログ乗算回路、１１１〜１２３…演算増幅器、
１１０１…Ａ／Ｄ変換器、１１０２…オフセット量計算
機（ＣＰＵ）、１１０３…Ｄ／Ａ変換器、Ｑ１０〜Ｑ１
６…ＮＰＮトランジスタ、ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、ＲＤ…抵
抗ネットワーク。
正装置の構成を説明する図。 【図２】図２は、図１の自動焦点補正装置の動作を説明
する図。 【図３】図３は、図１の焦点信号処理回路の一例を説明
する回路図。 【図４】図４は、図３のアナログ乗算回路の具体例を説
明する回路図。 【図５】図５は、図１の焦点信号処理回路の他例を説明
する回路図。 【図６】図６は、図５のオフセット量計算機の動作を説
明するフローチャート。 【図７】図７は、この発明の他実施例に係る自動焦点補
正装置の構成を説明する図。 【図８】図８は、図７の自動焦点補正装置の動作を説明
する図。 【符号の説明】 １…記録媒体（光ディスク）、２…対物レンズ、３…ビ
ームスプリッタ、４…コリメータ、５…光源、６…集光
レンズ、７、７ａ、７ｂ…ビームスプリッタ、８…光束
分割器、９、９ａ、９ｂ…分割受光素子（焦点誤差検出
器／分割光検出器）、１０…受光素子、１１…焦点信号
処理回路、１２…駆動コイル、１３…駆動増幅器、１１
０…アナログ乗算回路、１１１〜１２３…演算増幅器、
１１０１…Ａ／Ｄ変換器、１１０２…オフセット量計算
機（ＣＰＵ）、１１０３…Ｄ／Ａ変換器、Ｑ１０〜Ｑ１
６…ＮＰＮトランジスタ、ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、ＲＤ…抵
抗ネットワーク。
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(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G11B 7/08 - 7/10
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 光を利用する情報記録媒体の情報記録面
に対して光ビームを供給する光ビーム供給手段と、 前記情報記録媒体の情報記録面に対して前記光ビームを
合焦させる合焦手段と、 前記情報記録媒体の情報記録面に対する前記光ビームの
焦点状態を示す信号を検出する検出手段と、 この検出手段で検出された信号を用いて合焦状態からの
ずれを示す焦点誤差信号を出力する処理手段と、 前記検出手段で検出されたアナログの信号をデジタル値
に変換する第１の変換手段と、 この第１の変換手段で変換されたデジタル値に基づいて
オフセット補正信号を計算する計算手段と、 この計算手段で計算されたデジタルのオフセット補正信
号をアナログのオフセット補正信号に変換する第２の変
換手段と、 この第２の変換手段で変換されたアナログのオフセット
補正信号と前記処理手段から出力される焦点誤差信号と
を合成して 補正焦点誤差信号を出力する焦点誤差信号補
正手段と、この焦点誤差信号補正手段からの補正焦点誤差信号に基
づいて 前記合焦手段を制御することにより、前記光ディ
スクの情報記録面に対して前記光ビームを合焦させる制
御手段と、 を具備したことを特徴とする自動焦点補正装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25891893A JP3369672B2 (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 自動焦点補正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25891893A JP3369672B2 (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 自動焦点補正装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0793772A JPH0793772A (ja) | 1995-04-07 |
| JP3369672B2 true JP3369672B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=17326845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25891893A Expired - Fee Related JP3369672B2 (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 自動焦点補正装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3369672B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999021181A1 (fr) * | 1997-10-16 | 1999-04-29 | Seiko Epson Corporation | Enregistreur |
| JP2006252599A (ja) | 2005-03-08 | 2006-09-21 | Mitsubishi Electric Corp | 光学装置及びそれを用いた光デイスク装置 |
-
1993
- 1993-09-24 JP JP25891893A patent/JP3369672B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0793772A (ja) | 1995-04-07 |
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|---|---|---|---|
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