JPH01109537A

JPH01109537A - 焦点制御方法

Info

Publication number: JPH01109537A
Application number: JP26626287A
Authority: JP
Inventors: Shigeto Kanda; 神田　重人; Hiroto Kitai; 北井　博人
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-10-23
Filing date: 1987-10-23
Publication date: 1989-04-26

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】［産業上の利用分野］本発明は光ビームを集光手段を介して対象上に合焦させ
る焦点制御方法に関する。

本発明は、例えば光学式情報記録再生装置におけるオー
トフォーカス制御系等に適用される。

［従来技術］従来、光を用いて情報の記録再生を行う媒体として、デ
ィスク状、カード状、テープ状等の各種のものが知られ
ている。このうち、カード状のもの（以下、「光カード
」という、）は小型軽量で持ち運びに便利な比較的大官
省の情報記録媒体として大きな需要が見込まれている。

以下、光カードを例にとって説明する。

第４図（Ａ）は、追記型光カードの模式的平面図、第４
図（Ｂ）は、その部分拡大図である。

同図に示すように、光カードｌの情報記録面には、多数
の情報トラック２が平行に配列され、またアクセスの基
準位置となるホームポジション３が設けられている。

各情報トラック２の間にはトラッキングトラック４が設
けられ、情報記録再生時に光ビームスポットがトラック
２から逸脱しないように制御するオートトラッキングの
ためのガイドとして利用される。

このような光カード１から情報を正しく読み出すために
は、オートトラッキングの他に、光カードｌの上下変位
に追随し常に記録面に光スポットが合焦するように対物
レンズを制御するオートフォーカシングが必要である。

第５図は、従来の焦点制御装置の一例を示す概略的ブロ
ック図、第６図（Ａ）は、その動作を説明するための信
号波形図、第６図（Ｂ）は、引込みに失敗した場合のア
クチュエータ駆動信号の波形図である。

第５図において、対物し・ンズｌＯにより集光した光ビ
ームが光カードｌ上にスポットを形成し、その反射光が
対物レンズｌＯを通してビームスプリッタ１２で反射し
て受光素子１３へ入射する。

なお、ここでは焦点誤差検出に非点収差法を用い、処理
回路１４によって焦点誤差信号Ｓｄが得られる。以下、
焦点誤差を表わす信号を「Ｓ主信号」という。

まず、合焦位置のサーチが開始されると、第６図（Ａ）
に示すように、コントロール回路１６からのサーチ信号
Ｓａによりサーチ駆動回路１７からサーチ駆動信号ｓｂ
が出力される。そして、スイッチ１８および駆動回路１
９を通してアクチュエータ駆動信号Ｓｃとしてアクチュ
エータ１１を駆動し、対物レンズｌＯを光カード！側へ
移動させる。

このとき、光カード１の表面からの反射光により振幅の
小さいＳ主信号ｐが発生するが、第６図（Ａ）に示すよ
うに、Ｓ主接出回路１５の検出レベルを一文１に設定し
ておくことで信号ｐを無視することができる。

対物レンズ１０が合焦位置に近づくと、記録面からの反
射光により振幅の大きなＳ主信号ｑが発生し、検出レベ
ルを超えるとＳ主接出回路１５から検出信号Ｓｅが出力
する。そして、Ｓ主信号ｑが再び検出レベルを横切るこ
とで検出信号Ｓｅを立下がらせ、対物レンズｌＯの移動
を停止する。

こうして合焦位置をサーチでき対物レンズ１０の引込み
に成功すると、スイッチ１８を切り換えて、Ｓ主信号ｑ
による通常のフォーカ＝・シング制御が行われる。

また、引込みに失敗した場合は、第６図（Ｂ）に示すよ
うに、駆動信号Ｓｃにより対物レンズ１０の上下移動を
綴り返して所定回数のサーチを行う。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、上記従来の焦点制御方法では、次のよう
な問題点があった。

（１）　合焦位置をサーチする際の対物レンズｌＯの移
動速度は、合焦位置で正確に停止できるように比較的低
速度であり、しかも引込みに失敗すると再び全範囲で対
物レンズ１０を移動させるために、長いサーチ時間を必
要とした。したがって、高速動作奉支障となっていた。

（２）　対物レンズｌＯを遠方から光カード側へ近づけ
てサーチするために、第６図（Ａ）に示すように、光カ
ード表面でＳ主信号ｐが発生する。

これを無視するためには、表面での信号ｐよりも記録面
でのＳ主信号ｑが大きい記録媒体を必要とし、記録媒体
の制約となっていた。更に、Ｓ主信号の検出レベルを信
号ｐと信号ｑとの中間領域に設定する必要があった。

ｃ問題点を解決するための手段］本発明による焦点制御方法は、光ビームを集光手段を介して対象上に合焦させる方法に
おいて、前記集光手段を前記対象から離れる方向に高速で粗サー
チし１合焦位置から一定距離内に到達したことを検出す
ると、低速で精密サーチし、前記光ビームを前記対象ト
に合焦させることを特徴とする。

［作用］このよ、うに合焦位置のサーチを２段階に分け、高速で
粗サーチした後、低速で精密サーチするために、合焦に
要する時間を短縮でき、しかも高精度に合焦させること
ができる。

また、上記集光手段を上記対象から離れる方向に粗サー
チするために、前記対象上に透明薄膜が形成されていて
も、従来のような偽信号が生じることなく、高速で且つ
確実な粗サーチを行うことができる。

［実施例］以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明
する。

第１図は、本発明による自動焦点制御方法の一実施例を
用いた焦点制御装置の概略的構成図である。

同図において、情報記録媒体たる光カードｌは、駆動機
構２３によって移動可能に装着される。

光カードｌにレーザビームを集光させる対物レンズｌＯ
はアクチュエータ１１によって光カード面に対して垂直
方向に移動可能である。

光ビームを対物レンズｌＯによって光カード上に集光し
、その反射光が対物レンズ１０．ビームスプリッタ１２
および円筒レンズ２１を通して受光素子１３上に真円又
は楕円の光スポットを形成する。

本実施例では、受光素子１３は１３ａ〜１３ｄに４分割
され１周知の非点収差法により焦点誤差信号を得ている
。すなわち、受光素子１３ａおよび１３ｄの各出力を加
算器１４ａによって加算し、受光素子１３ｂおよび１３
ｃの各出力を加算器１４ｂによって加算する。そして、
各加算結果を差動増幅器１４ｃに入力し、焦点誤差信号
であるＳ字信号Ｓｄを得ている。

第２図（Ａ）〜（Ｄ）は、非点収差法による焦点誤差検
出の説明図である。

対物レンズ１０が合焦位置にある時は、同図（Ａ）に示
すように受光素子１３上に真円のスポット２０が現われ
、焦点がずれると、同図（Ｂ）および（Ｃ）に示すよう
に楕円状のスポット２０が現われる。したがって、上記
演算回路１４ａ、１４ｂおよび１４ｃによって、同図（
［１）に示すＳ字信号が得られる。

こうして得られたＳ字信号はＳ主接出回路１５およびス
イッチ１８へ出力される。Ｓ主接出回路１５からの検出
信号Ｓｅは、コントロール回路１６および２段階サーチ
駆動回路２２へ出力される。

２段階サーチ駆動回路２２は、後述するように、コント
ロール回路１６からのサーチ信号ＳａとＳ主接出回路１
５からの検出信号Ｓｓとに従って、粗サーチおよび精密
サーチという２段階の駆動信号ｓｂを出力する。

スイッチＩＢはコントロール回路１６からの切換信号Ｓ
ｆによって接続を切り換える。サーチ動作時には、駆動
信号ｓｂが選択され、駆動回路１９を通してアクチュエ
ータ駆動信号Ｓｃとしてアクチュエータ１１へ供給され
る。

このような構成を有する本実施例の動作を第３図を参照
しながら説明する。

第３図（Ａ）は、本実施例の動作を説明するための信号
波形図、：ｊＳ３図（Ｂ）は、引込みに失敗した場合の
動作を説明する信号波形図である。

同図（Ａ）において、まずサーチ開始がコントロール回
路１６へ指示されると、コントロール回路１６は、切換
信号Ｓｆをローレベルとしてスイッチ１８をサーチ駆’
Ｉｈ＠号ｓｂ側にｔａ統し、またサーチ信号Ｓａを立上
がらせ２段階サーチ駆動回路２２へ出力する。

この持点ではＳ主接出回路１５は信号Ｓｄの中からＳ字
信号を検出していないために、検出信号Ｓｅはローレベ
ルである。

したがって、２段階サーチ駆動回路２２はサーチ信号Ｓ
ａに従って積分を行い、変化率の大きいサーチ駆動信号
Ｓｂｔをスイッチ１８を通してアクチュエータ駆動回路
１９へ出力し、対物レンズｌＯを光カードｌから離れる
方向へ高速で移動させる。以下、この動作を「粗サーチ
」という。

こうして対物レンズ１０が移動して合焦位置に近づくと
、差動増幅器１４ｃの出力信号ＳｄにＳ字信号が現われ
始め、信号Ｓｄのレベルが上昇を始める。そして、Ｓ主
接出回路１５に予め設定された検出レベル交２を超える
と、Ｓ主接出回路１５からハイレベルの検出信号Ｓｅが
出力される。

検出信号Ｓｅがハイレベルになると、２段階サーチ駆動
回路２２からは変化率の小さいサーチ駆動信号ｓｂ２が
出力され、対物レンズｌＯは低速移動に切り換わる。以
下、この動作を「精密サーチ」という。

精密サーチにより対物レンズ１０が更に合焦位置に近づ
くと、Ｓ字信号は増加から減少に転じ、Ｓ主接出回路１
５に予め設定された検出レベル交３を横切る。検出レベ
ル交３は立２より低いレベルに設定され、正確な焦点制
御を可能としている。

信号Ｓｄが検出レベル文３以下となった時点で、検出信
号Ｓｅは立下がり、コントロール回路１６はサーチ信号
Ｓａをローレベルにしてサーチ動作を読了させ、また切
換信号Ｓｆをハイレベルにしてスイッチ１８を信号Ｓｄ
側へ接続させる。

これによって、対物レンズ１０は合焦位置に保持され、
以下、Ｓ字信号Ｓｄによって通常のす−トフォーカス制
御が行われる。

このように、合焦位置に近づくまで高速で粗サーチを行
い、合焦位置に近づくと低速の精密サーチに切り換える
ことで、全体として高速かつ高精度のサーチが可能とな
る。

また、対物レンズ１０を光カード１から離れる方向へ移
動させて粗サーチを行うことで、従来のような光カード
表面でのＳ字信号が発生せず、検出レベルの設定に制約
がなくなる。したがって、より正確なサーチが可能とな
る。

以上の説明では１回目のサーチで対物レンズの引込みが
成功した場合であるが、引込みが失敗した場合は、対物
レンズ１０を粗サーチ時よりも高速で光カード１へ近づ
ける方向へ移動させ、基準位置に復帰させる。この方向
の移動ではサーチを行わないからである。第３図（Ｂ）
の上段に、その時のアクチュエータ駆動信号Ｓｃの波形
を示す。

図中のｄｌは対物レンズｌＯの移動範囲に対応し、ｓｂ
、は粗サーチの駆動信号に対応していることを示す。

同図（Ｂ）の中段には、２回目の粗サーチで８字検出で
き、更に３回目の精密サーチで引込みに成功した場合の
アクチュエータ駆動信号Ｓｃの波形を示す。

すなわち、２回目の粗サーチのｒ点でＳ字信号が検出さ
れ、精密サーチに切り換わる。

対物レンズ１０は引続き光カードｌから離れる方向へ低
速移動し、精密サーチにより検出レベル交３を横切る点
を検出しようとする。これに失敗すると、８点で対物レ
ンズ１０を逆方向へ移動させ、今度は検出レベル−ｆＬ
３を横切る点を検出しようとする。こうして、精密サー
チでは両方向のサーチが行われ、対物レンズ１０は狭い
範囲ｄ２を低速で往復移動する。ここでは、３回目の精
密サーチで検出レベルｆＬ３を横切る点を検出し、引込
みに成功している。

なお１本実施例では、光カードｌを静止させてサーチ動
作を行うことで迅速な引込みを行ったが、移動させた時
の媒体表面の位置変動が少なければ、移動状態でも上記
サーチ動作は可能である。

また、本実施例では一例としてカード状の情報記録媒体
を取上げたが、これに限定されるものではなく、ディス
ク状の情報記録媒体でも同様に本発明を適用できる。

［発明の効果］以上詳細に説明したように、本発明による焦点制御方法
は、合焦位置のサーチを２段階に分け、高速で粗サーチ
した後、低速で精密サーチするために、合焦に要する時
間を短縮でき、しかも高精度に合焦させることができる
。

また、集光手段を対象から離れる方向に粗サーチするた
めに、前記対象−Ｌに透明ＦＭ膜が形成されていても、
従来のような偽信号が生じることなく、短時間で確実な
粗サーチを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明による自動焦点制御方法の一実施例を
用いた焦点制御装置の概略的構成図、第２図（Ａ）〜（
Ｄ）は、非点収差法による焦点誤差検出の説明図、第３図（Ａ）は、本実施例の動作を説明するための信号
波形図、第３図（Ｂ）は、引込みに失敗した場合の動作
を説明する信号波形図、第４図（Ａ）は、追記型光カードの模式的平面図、第４
図（Ｂ）は、その部分拡大図、第５図は、従来の焦点制
御装置の一例を示す概略的ブロック図、第６図（Ａ）は、その動作を説明するための信号波形図
、第６図（Ｂ）は、引込みに失敗した場合のアクチュエ
ータ駆動信号の波形図である。ｌΦ・・光カード１０・・・対物レンズ１１・・拳アクチュエータ１３・・・受光素子１５・・・Ｓ主接出回路１６・・・コントロール回路１８・・・スイッチ１９・・・アクチュエータ駆動回路２２・・・２段階サーチ駆動回路代理人　　弁理士　山　下　穣　平（Ａノ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｂ）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｃ）（Ｄ）第４図（Ａ）（Ｂ）Ｅ：：、コ　　ロ：コ　ロ：コ／′−２第５図ｑｒ第６図（Ａ）１日）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光ビームを集光手段を介して対象上に合焦させる
方法において、前記集光手段を前記対象から離れる方向に高速で粗サー
チし、合焦位置から一定距離内に到達したことを検出す
ると、低速で精密サーチし、前記光ビームを前記対象上
に合焦させることを特徴とする焦点制御方法。
（２）上記精密サーチの範囲は、上記粗サーチの範囲よ
り狭いことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の焦
点制御方法。
（３）上記集光手段は、一定範囲で粗サーチを行い合焦
位置から一定距離内に到達したことを検出できないとき
は、該粗サーチ時より高速で出発位置に復帰し、再度粗
サーチを行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の焦点制御方法。
（４）上記集光手段は、一定範囲で精密サーチを行い合
焦位置を検出できないときは、該精密サーチの範囲で逆
方向に精密サーチを行うことを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の焦点制御方法。