JPH0231333A - 自動焦点引込み装置 - 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】 〔産業上の利用分野１ 本発明は光デイスク記録再生装置の自動焦点引込み装置
に関する。

［従来の技術］ 従来の自動焦点引込み装置は例えば第５図に示す構成の
ものがある。すなわち、第５図ではＤ／Ａ変換器５０８
からのステップ状の波形ａ２を波形整形回路５０９で積
分された波形す、にし加算回路５１１を通して駆動回路
５１０に入力される。駆動回路５１０は信号ｂ２に応じ
た駆動電流をコイルに流す、対物レンズ５０２はその駆
動電流に従ってディスク５０１に近づいたり遠ざかった
りする。信号処理回路５０４では検出器５０３でディス
ク５０１からの反射光を光電変換した信号から、ディス
ク５０１と光ビームの合焦点との位置づれを示すフォー
カスエラー信号ｄ２とディスク５０１からの全反射光量
を示す全和信号ｅ２がつくられる。比較器５０６におい
てフォーカスエラー信号ｄ２を合焦点がディスク上にく
る対物レンズ５０２の位置（合焦位置）に相当するレベ
ルと比較すると第６図ｆ２なる信号が得られる。

また全和信号ｅｘは対物レンズ５０２が合焦位置に近づ
くに従いそのレベルが大きくなる信号であるから、比較
器５０５において全和信号ｅ２を合焦位置付近で得られ
るレベルと比較すると第６図ｇ２なる信号が得られる。

切換手段５１４は信号ｇ２をモニタすることで対物レン
ズ５０２が合焦位置に近づいたことを知り、続いて信号
ｆ２をモニタすることで合焦位置を知る。そして、対物
レンズ５０２が合焦位置に移動した時点で切換信号を発
生する。記憶手段５１５はその切換信号のタイミングで
制御手段５１３がＤ／Ａ変換器５０８に出力している値
を記憶する。また、スイッチ５１２は切換信号のタイミ
ングで信号ｄ２が接続される方向に切換えられる。この
切換制御は制御手段５１３から切換手段５１４に向って
切換しないように命令することもできる。制御手段５１
３はこのような焦点引込み動作を開始するとき、記憶手
段５１５の値をＤ／Ａ変換器５０８に出力する。対物レ
ンズ５０２は焦点引込み動作を開始する最初の位置（初
期位置と呼ぶ）に移動する。以後、例＾ば制御手段５１
３はこの初期値から順次値を増加または減少させて対物
レンズ５０２をディスク５０１に近づけたりまたは遠ざ
けたりする。そして切換信号が変化したタイミングで記
憶手段５１５にＤ／Ａ変換器５０８への出力値が記憶さ
れ、同時にスイッチ５１２が閉じ焦点引込み制御から焦
点追従制御に移る。ここで、まだ−度もこのような焦点
引込み動作をしていないとき、記憶手段５１５には制御
手段５１３から任意の値が設定される０例えば対物レン
ズ５０２をディスク５０１から最も遠ざかる位置または
最も近づく位置にするような値を設定する。そして、前
述したような焦点引込み操作を行う、−度引込み操作を
行うと２回目以降は記憶手段５１５には焦点位置近傍の
値が入っているので早い引込み操作が行われる。

［発明が解決しようとする課題） しかし、前述の従来技術では以下の問題を生じる。

対物レンズは通常等価的にバネとダンパで支持される構
造になっているが、対物レンズ可動部と支持部との間に
大なり小なりクーロン摩擦が発生する。このクーロン摩
擦は可動部の動く方向と逆の向きに働く力である。この
クローン摩擦があると、第７図に示すような動きになる
。すなわち、もし摩擦がないときはＤ／Ａ変換器の値が
ｉ−１、ｉ、ｉ＋１と変化したとき、実線で示すレンズ
の位置にくるとすると、摩擦がある場合Ｄ／Ａ変換器の
値がｉのときはＡの位置に、ｉ＋１のときはＢの位置に
止まってしまう、Ｄ／Ａ変換器の値をｉ＋１からｉ更に
ｉ−１にしたらＣ，Ｄの位置で止まってしまう、ここで
、仮に合焦位置がＡとＣの位置にあるとすると、Ｄ／Ａ
変換器の値をｉからｉ＋１にしたとき切換信号が変化し
、制御手段５１３はｉとｉ＋１の間に合焦位置があると
判定する。すなわちＢとＣの間をレンズを上下運動させ
ることになり２回目以降の焦点引込み動作で合焦位置を
見つけることができないという問題が発生する。また、
Ｄ／Ａ変換器の出力ステップ幅に対応するレンズの駆動
力に比べ摩擦がかなり大きいときは第８図に示すように
値ｉに対するレンズ可動部の位置Ａ、値ｉ＋１に対する
レンズの位置Ｂは摩擦がない場合に比べかなり離れた位
置にくるため、従来の技術では合焦位置を見つけること
ば増々困難になる。そこで本発明はこのような問題点を
解決するもので、その目的とするところは、対物レンズ
の可動部と支持部のクーロン摩擦に影響されることなく
、合焦位置を探すことができるような自動焦点引込み装
置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の自動焦点引込み装置は第１図に示す構成からな
る。

すなわち、本発明はディスク１０１からの反射光を光電
変換する検出器１０３と、検出器１０３の出力から対物
レンズ１０２の合焦位置からのずれを示すフォーカスエ
ラー信号と全反射光量を示す全和信号を生成する信号処
°理回路１０４と、フォーカスエラー信号を対物レンズ
１０２の合焦位置に相当するレベルと比較する比較器１
０６と、全和信号を対物レンズ１０２が合焦位置近くで
得られるレベルと比較する比較器１０・５と、フォーカ
スエラー信号を加算回路１１１に接続するスイッチ１１
２と、ステップ状波形を積分された波形にする波形整形
回路１０９と、その積分波形とフォーカスエラー信号の
和をとる加算回路ｌ１１と、加算回路１１１の出力に応
じ対物レンズ１０２を駆動する駆動回路１１０を有し、
合焦点をディスクｌｏｔ上に引込む装置において、対物
レンズ１０２が合焦位置に近づいたことを示す比較器１
０５の出力信号が変化したら対物レンズ１０２の合焦位
置を示す比較器１０６の出力信号のモニタも開始し、そ
の出力信号の変化した時点で、もし対物レンズ１０２が
ディスクｌｏｔに近づく方向に動いていたとき第１のタ
イミング信号を生成し、もし対物レンズがディスクから
遠ざかる方向に動いていたときは第２のタイミング信号
を生成し、更にスイッチ１１２を閉じ焦点引込み制御か
ら合焦追従制御に切り換える切換信号を生成する切換手
段１１４と、第１のタイミング信号でＤ／Ａ変換器１０
８の入力値を記憶する第１の記憶手段１１５と、第２の
タイミング信号でＤ／Ａ変換器１０８の入力値を記憶す
る第２の記憶手段１１６と、切換手段１１４に焦点引込
み動作の開、始および終了を知らせるとともに第１の記
憶手段１１５または第２の記憶手段１１６の値を初期値
としてＤ／Ａ変換器１０８に出力した後一定時間毎また
は任意の時間間隔で順次出力の値を変える制御手段１１
３と、制御手段１１３からの出力値をその値に相当する
電圧レベルの信号に変換し波形整形回路１０９に入力す
るＤ／Ａ変換器１０８から構成される。

〔作　用１ 本発明の構成によれば、焦点引込み制御の開始時に第１
の記憶手段１１５に対物レンズ１０２をディスク１０１
に最も近づけたときのＤ／Ａ変換器１０８の入力値を記
憶し、第２の記憶手段１１６に対物レンズ１０２をディ
スク１０１に最も遠ざけたときのＤ／Ａ変換器１０８の
入力値を記憶しておき、仮に第２の記憶手段の値を初期
値としてＤ／Ａ変換器１０８へ設定する。そして、順次
その入力値を変え対物レンズ１０２をディスク１０１に
近づく方向に動かす、対物レンズ１０２が合焦位置を通
過する時点で、そのときのＤ／Ａ変換器１０８の入力値
が第１の記憶手段に入る０次に、対物レンズ１０２をデ
ィスク１０１から遠ざけて行く、再び対物レンズ１０２
が合焦位置を通過する時点で、そのときのＤ／Ａ変換器
１０８の入力値が第２の記憶手段に入る。第１の記憶手
段１１５に入った値と第２の記憶手段１１６に入った値
の間でＤ／Ａ変換器１０８を操作すると必ず合焦位置が
見つかる。

［実　施　例］ 以下、本発明について実施例に基いて詳細に説明する。

第２図は本発明の自動焦点引込み装置の実施例を示すブ
ロック図である。１０１はディスク、１０２は等測的に
バネとダンパーで光学ヘッドに固定された対物レンズ、
１０３はディスク１０１からの反射光を光電変換する検
出器、１０４は検出器１０３の出力信号から光ビームの
合焦点とディスク１０１との相対的な位置づれを示すフ
ォーカスエラー信号ｄ１と全反射光量を示す全和信号ｅ
１をつくる信号処理回路、１０５は全和信号ｅ、を対物
レンズ１０２の合焦位置近くで得られるレベルで比較す
る比較器、１０６はフォーカスエラー信号ｄ、を対物レ
ンズ１０２の合焦位置に相当するレベルで比較する比較
器、１０７はＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭからなり、Ｃ
ＰＵは任意の時間を計時できるようなワンチップマイク
ロコンビエータ（以後単にＣＰＵと呼ぶ）、１０８はＣ
ＰＵ１０７からある値を設定されるとその値に応じた電
圧レベルの信号ａ１をつくるＤ／Ａ変換器、１０９はＤ
／Ａ変換器１０８のステップ状の出力波形を積分された
波形ｂ１にする波形整形回路、１１０は入力する信号に
基いて対物レンズ１０２を駆動する駆動回路、１１１は
波形整形回路１０９の出力ｂ１とフォーカスエラー信号
ｄ１の和をとる加算回路、１１２はフォーカスエラー信
号ｄ１を加算回路１１１に入力するか否かを決定するス
イッチであり、ＣＰＵ１０７より制御される。尚、フォ
ーカスエラー信号ｄ、をスイッチ１１２と加算回路１１
１を通し駆動回路１１０に接続される回路ループはいわ
ゆるフォーカスサーボループと呼ばれ、通常ゲイン補償
回路と位相補償回路が挿入されるが、説明を簡単にする
ため図からは省略しである。

次に、このように構成した装置の動作を第３図に示した
フローチャートに基いて説明する。電源投入後、焦点引
込み動作を開始する直前において、次の事が予め設定さ
れているとする８まずＣＰＵ１０７はスイッチ１１２を
開いておくこと、Ｄ／Ａ変換器の初期値を記憶しである
メモリ場所がＲＡＭであるとき、その値が不定であるか
ら予めある値を設定しておくことである６例λば、対物
レンズ１０２をディスク１０１に近づける方向に動かし
合焦位置を通過した時点でのＤ／Ａ変換器１０８の入力
値を保持するメモリ（ｍ＋番地とする）には対物レンズ
１０２がディスク１０１に最も近づくときの値を入れ、
対物レンズ１０２をディスク１０１から遠ざける方向に
動かし合焦位置を通過した時点でのＤ／Ａ変換器１０８
の入力値を保持するメモリ（ｍ２番地とする）には対物
レンズ１０２がディスク１０１から最も遠ざかるときの
値を入れる。ここで、ｍ１番地の値はｍ２番地の値よ、
り大きいものとする。さて、ＣＰＵ　１０７はｍ２番地
のメモリより初期値をとってきてＤ／Ａ変換器１０８に
設定する。すると、対物レンズ１０２はディスク１０１
から最も遠ざかった位置に移動する。ＣＰＵ１０７はそ
の移動時間だけ待つと次にＤ／Ａ変換器１０８の設定値
に１を加えた値を再設定する。すると、Ｄ／Ａ変換器１
０８の出力レベルがステップ状に変わり、波形整形回路
１０９で積分された波形に整形され、その波形に沿う形
で対物レンズ１０２が駆動回路１１０で駆動される。そ
の対物レンズ１０２が再設定された位置に到達するまで
の間、比較器１０５の出力をモニタする。ＣＰＵ１０７
はその信号が変化しないまま対物レンズ１０２が再設定
された位置に移動する時間が過ぎたと判断したら、Ｄ／
Ａ変換器１０８の設定値に更にｌを加えた値を再設定し
、以後同様のことを繰り返す、それを何回か繰り返すと
、あるところで比較器１０５の出力信号ｇ１が変化する
。そのとき、ＣＰＵ１０７は対物レンズ１０２が合焦位
置近くに到着したことを知り、更に比較１０６の出力ｆ
１もモニタを開始する。もし、信号ｇ、が変化しないま
ま信号ｆ。

が変化したときは、対物レンズ１０２が合焦位置に到達
したと判定する。その時点でＣＰＵ１０７はＤ／Ａ変換
器１０８への入力値をｍ３番地のメモリへ記録する。も
し、合焦位置を探せないまま値がｍ５番地の値より小さ
くなったら引込み失敗として処理を終わる。その後、Ｃ
ＰＵ１０７はＤ／Ａ変換器１０８の値を１づつ減らし信
号ｇ、をモニタする。信号ｇ１が変化し、そのままの状
態で信号ｆ、が変化したところで対物レンズ１０２が再
び合焦位置を通過したと判定する。その時点でＣＰＵ１
０７はＤ／Ａ変換器１０８への出力値をｍ２番地のメモ
リへ記録する。ＣＰＵ１０７はｍ３番地とｍ２番地のメ
モリに記憶されている値を一定時間毎に交互にＤ／Ａ変
換器１０８に設定すれば、対物レンズ１０２は合焦位置
を往来するような動きをする。そこで＋　ｍ　＋番地と
ｍ２番地のメモリの値が確定した時点でｍ１１番上値を
Ｄ／Ａ変換器１０８に設定し対物レンズ１０２が合焦位
置を通過するのを待つ、信号ｇ＋および信号ｆ１の変化
をみて、ＣＰＵ１０７はタイミングよくスイッチ１１２
を閉じ、合焦追従動作に制御を移す６もちろん、雑音の
混入による合焦位置の誤判定やドライブへの衝撃、振動
等で、焦点引込みがうまくいかなかったときは、スイッ
チ１１２を一旦開き、ｍ２番地の値をＤ／Ａ変換器１０
８へ設定し対物レンズ１０２をディスクｌｏｔから遠ざ
ける方向に動かし、再び信号ｆ１およびｇｌをモニタし
再引込みを行う。

前述の実施例では初期値としてｍ２番地の値を用いたが
、ｍ、番地の値を用いてもよい、この場合、前述の引込
み動作が逆になるだけである。すなわち、対物レンズ１
０２はディスク１０１に近づけた位置から遠ざける方向
に動かし、合焦位置の見つかった時点でＤ／Ａ変換器１
０８の入力値をｍ、番地のメモリに記録する。そして、
今度は対物レンズ１０２を再びディスク１０１に近づけ
る方向に動かし、合焦位置の見つかった時点でＤ／Ａ変
換器１０８の入力値をｍ１１番上メモリに記録する。以
後同様にｍ２番地の値とｍ０番地の値を交互にＤ／Ａ変
換器１０８に設定し、合焦位置を探し対物レンズ１０２
を合焦位置に引込む。

また、ここまでの実施例ではｍ１１番上ｍ２番地の値を
交互に設定した。しかし、摩擦の影響が大きいとそれら
の値の差は大きくなり、Ｄ／Ａ変換器１０８のステップ
状の出力波形はそのステップ幅がかなり大きくなる。波
形整形回路１０９はそのステップ波形を積分されたなめ
らかな波形に変え対物レンズ１０２をその波形に沿って
なめらかに動かすようにしているが、これはＤ／Ａ変換
器１０８の最小ステップ幅に対して最適に設計される。

そのため、摩擦の影響でステップ幅が大きいと積分波形
は振動的な波形になりやすく対物レンズ１０２をなめら
かに動かせなくなる。そこで、例えばｍ＋＋番地ｍ２番
地の値の差が大きいときはステップ幅が大きくならない
程度にｍ、番地の値とｍ２番地の値の間の値を利用し、
数ステップ数に分割して設定すれば、上記の問題は簡単
に解決できる。ま、た、ＣＰＵ１０７からステップ幅に
応じた積分時定数をもつように直接波形整形回路１０９
を制御する方法も考えられる。

一方、ＣＰＵ１０７はｍ１１番上ｍ２番地のメモリへ自
由に読み書きできるので、前述までの実施例のごと＜　
ｍ　＋番地およびｍ！番地に値が設定できたら、その値
を多少変更することもできる。

すなわち、実際ｍ００番上ｍ２番地に設定された値は一
回の焦点引込み動作で設定したものであるから、たまた
まスムーズに対物レンズ１０２が動いたときなどは２回
目以降の引込み動作では安定に合焦位置をみつけられる
とは限らない、そこで、ｍ１１番上ｍ２番地の値の差を
もう少し広げるようにそれらの値を操作する方法も考え
られる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の構成によれば、対物レンズ
をディスクに近づける方向に動かしたときの合焦位置で
のＤ／Ａ変換器への入力値を記憶する第１の記憶手段と
対物レンズをディスクから遠ざける方向に動かしたとき
の合焦位置でのＤ／Ａ変換器の入力値を記憶する第２の
記憶手段を設けたことにより、対物レンズの可動部と支
持部の間の摩擦に影響されることなく安定して焦点引込
み動作をすることができる。また、摩擦が大きくなると
それに応じて第１の記憶手段と第２の記憶手段に記憶さ
れる値の差が大きくなるので、摩擦の影響がどの程度か
知ることができる。すなわち１合焦追従制御で必要な許
容値以上になるような摩擦の発生する装置を製造段階で
検査することにも利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動焦点引込み装置の構成を示すブロ
ック図。 第２図は本発明の自動焦点引込み装置の−実施例を示す
図。 第３図は本発明の自動焦点引込み装置の動作を示すフロ
ーチャート。 第４図は第２図に示す各信号のタイミングを説明する図
。 第５図は従来の自動焦点引込み装置の構成を示すブロッ
ク図。 第６図は第５図に示す各信号のタイミングを説明する図
。 第７図および第８図は摩擦の影響による対物レンズの動
きを説明する図。 ・ディスク ・対物レンズ ・検出器 ・信号処理回路 ・比較器 ・比較器 ・マイクロコンピュータ ・Ｄ／Ａ変換器 １０９　　・ １１０　・ １１１　　・ １１２　・ １１３　・ １１４　　・ １１５　・ １１６　・ ・波形整形回路 ・駆動回路 ・加算回路 ・スイッチ ・制御手段 ・切換手段 ・記憶手段 ・記憶手段 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　上　柳　雅　誉（他１名）（ノ 士 寒 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）ディスクと垂直な方向に対物レンズを駆動する手
   段と前記対物レンズを通過した光ビームの合焦点と前記
   ディスクとの相対的な距離を検出する手段を有し、前記
   合焦点を前記ディスク上に引込む装置において、 （ｂ）前記対物レンズをディスクから遠ざける方向に動
   かすときの前記対物レンズの初期位置を決める値を記憶
   する第１の記憶手段と、 （ｃ）前記対物レンズをディスクに近づける方向に動か
   すときの前記対物レンズの初期位置を決める値を記憶す
   る第２の記憶手段と、 （ｄ）前記第１の記憶手段または前記第２の記憶手段の
   値を初期値として出力した後一定時間毎または任意時間
   間隔で順次前記出力の値を変える制御手段と、 （ｅ）前記制御手段からの出力値を受け、前記出力値に
   相当する電圧レベルの信号に変換し前記駆動手段に出力
   するＤ／Ａ変換器と、 （ｆ）前記対物レンズが合焦位置に近づいたことを示す
   第１の信号を検出したら前記対物レンズの合焦位置を示
   す第２の信号のモニタも開始し、第１の信号が変化しな
   い状態で第２の信号が変化した時点で、焦点引込み制御
   から合焦追従制御に切換える切換信号と、前記対物レン
   ズがディスクに近づく方向に移動している場合は前記第
   １の記憶手段に前記Ｄ／Ａ変換器の入力値を記憶する第
   １のタイミング信号と、前記対物レンズがディスクから
   遠ざかる方向に移動している場合は前記第２の記憶手段
   に前記Ｄ／Ａ変換器の入力値を記憶する第２のタイミン
   グ信号を生成する切換手段からなることを特徴とする自
   動焦点引込み装置。