JPH0644593A - フォーカス判定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フォーカス状態を正しく判定することができ
るようにする。 【構成】 光学ピックアップが出射するレーザ光を、そ
の光軸方向からビデオカメラで観察し、その明るさの傾
きを検出する。傾きが予め設定した基準値より大きいと
き、フォーカスが正しく調整されていると判定し、基準
値より小さいとき、フォーカスが正しく調整されていな
いと判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばコンパクトディ
スクプレーヤに用いられる光学ピックアップのスキュー
調整をする場合に用いて好適なフォーカス判定方法およ
び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学ピックアップのスキュー調整をする
のに、例えば次のような方法が採用されている。即ち、
光学ピックアップにレーザ光を出射させ、このレーザ光
を光軸方向からビデオカメラにより観察する。そして、
そのとき観察して得られる光の分布状態から光軸の傾き
を求め、その傾きが所定の規格内に収まるように、光学
ピックアップに具備されている調整ネジなどを回転調整
する。

【０００３】このようにして光軸の傾きを正確に求める
には、光学ピックアップが出射するレーザ光がビデオカ
メラの撮像素子上に正確にフォーカスされている必要が
ある。従来、このフォーカスが正しく調整されているか
否かを判定するのに、次のような方法を採用していた。

【０００４】即ち、フォーカスが正しく調整されている
場合、ビデオカメラにより光軸方向から観察されるレー
ザ光は、図７（ａ）に示すように、メインビームとその
周囲に形成される１次干渉リングにおいて、略均等に
（同心円状に）エネルギーが分布している。これに対し
て、フォーカスが正しく調整されていないと、図７
（ｂ）に示すように、エネルギーの分布が楕円に近い形
状になる傾向が発生する。

【０００５】そこで図８に示すように、メインビームの
領域を、水平方向と垂直方向の２つの分割線で４つの領
域ａ乃至ｄに分割し、次の演算を行っていた。 （ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）／｜（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）｜＝ｋ

【０００６】フォーカス状態が正しく調整されているほ
ど、メインビームの断面形状は真円に近くなるため、上
記した値ｋが大きな値となる。そこで、この値ｋが予め
設定した基準値より大きいか否かを判定し、フォーカス
状態を判定するようにしていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そもそ
も光学ピックアップの光源として用いられる半導体レー
ザは、その出射するレーザ光の断面におけるエネルギー
分布が真円ではなく、楕円となっている。その結果、従
来のように、真円度を判定してフォーカス状態を判定す
ると、フォーカス状態が正しく調整されているにも拘ら
ず、正しく調整されていないと誤判定されてしまう恐れ
があった。

【０００８】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、より正しくフォーカス状態を判定すること
ができるようにするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のフォーカス判定
方法は、光を発生する検査対象物を光軸方向から撮影
し、光の分布を観察し、光の光軸方向の明るさの傾きを
検出することを特徴とする。

【００１０】この傾きを検出する方向は、略垂直な２つ
の方向とすることができる。

【００１１】また、本発明のフォーカス判定装置は、光
を発生する検査対象物としての光学ピックアップ１を光
軸方向から撮影する撮影手段としてのビデオカメラ１１
と、ビデオカメラ１１の出力から、光の分布に関するデ
ータを取り込む取込手段としてのステップＳ１と、ステ
ップＳ１により取り込んだデータから、光の光軸方向の
明るさの傾きを演算する演算手段としてのステップＳ
３，Ｓ４とを備えることを特徴とする。

【００１２】

【作用】上記構成のフォーカス判定方法および装置にお
いては、光学ピックアップ１より出射されたレーザ光の
断面形状が観察され、その光軸方向の明るさの傾きが検
出される。従って、断面形状の真円度に拘らず、正確に
フォーカス状態を判定することが可能になる。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明のフォーカス判定装置の一実
施例の構成を示すブロック図である。光学ピックアップ
１は、半導体レーザ２と、フォーカスコイル４により駆
動される対物レンズ３を有しており、半導体レーザ２よ
り出射されたレーザ光を対物レンズ３を介して外部に出
射するようになされている。対物レンズ５は、この検査
対象としての光学ピックアップ１を検査するために用意
されたものであり、半導体レーザ２が出射するレーザ光
を、その光軸方向から観察するように配置されている。
その結果、半導体レーザ２より出射されたレーザ光が、
対物レンズ５、全反射ミラー６、ハーフミラー７，８，
９、接眼レンズ１０を介して、小視野用のビデオカメラ
１１に入射されるようになされている。

【００１４】また、レーザ光の一部はハーフミラー８で
反射され、大視野用のビデオカメラ１２に入射されるよ
うになされている。ビデオカメラ１２は、ビデオカメラ
１１と共役の点に配置されている。ビデオカメラ１１と
１２の出力は、制御用コンピュータ１３に供給されてい
る。モニタテレビ１４は、制御用コンピュータ１３に制
御され、所定の画像を表示するようになされている。

【００１５】また、ハーフミラー７で反射されたレーザ
光は、前フォーカス用のビデオカメラ１５に入射されて
いる。さらに、ハーフミラー９で反射されたレーザ光
は、後フォーカス用のビデオカメラ１６に入射されてい
る。フォーカスサーボユニット１７は、ビデオカメラ１
５と１６の出力信号の入力を受け、その差からフォーカ
スエラー信号を生成し、光学ピックアップ１のフォーカ
スコイル４に供給するようになされている。

【００１６】次に、その動作について説明する。光学ピ
ックアップ１のスキュー調整を開始するとき、半導体レ
ーザ２よりレーザ光が出射される。このレーザ光は、対
物レンズ３、対物レンズ５、全反射ミラー６、ハーフミ
ラー７，８を介して、大視野用のビデオカメラ１２に入
射される。また、ハーフミラー８を透過したレーザ光
は、ハーフミラー９、接眼レンズ１０を介して小視野用
のビデオカメラ１１に入射される。

【００１７】ビデオカメラ１２の出力は、制御用コンピ
ュータ１３を介してモニタテレビ１４に出力、表示され
る。その結果、モニタテレビ１４に光学ピックアップ１
の全体の画像が表示されることになる。使用者は、これ
により、最初に光学ピックアップ１の取り付け位置を確
認する。

【００１８】取り付け位置の確認には、光学ピックアッ
プ１の全体の画像を撮影するのが便利である。このた
め、この大視野用のビデオカメラ１２が設けられてい
る。そして、この大視野用のビデオカメラ１２と小視野
用のビデオカメラ１１とが共役の点に配置されているた
め、ビデオカメラ１２で光学ピックアップ１を所定の位
置に配置したことを確認した後、モニタテレビ１４の表
示を小視野用のビデオカメラ１１に切り換えることによ
り、その所定の部分を直ちに観察することができる。

【００１９】ハーフミラー８の前側と後側に、それぞれ
ハーフミラー７と９を介してビデオカメラ１５と１６が
同一距離だけ離れて配置されている。フォーカスサーボ
ユニット１７は、ビデオカメラ１５と１６の出力の差を
演算し、フォーカスエラー信号を生成する。そして、こ
のフォーカスエラー信号に対応してフォーカスコイル４
を駆動し、半導体レーザ２が出射するレーザ光をビデオ
カメラ１２、従って、ビデオカメラ１２と共役の点に配
置されているビデオカメラ１１の撮像素子上にフォーカ
スさせる。

【００２０】このフォーカスサーボユニット１７による
フォーカス調整には、若干のバラツキが存在する。そこ
で制御用コンピュータ１３は、ビデオカメラ１１の出力
より、より正確なフォーカス状態を判定する。その判定
方法については後述する。

【００２１】制御用コンピュータ１３は、ビデオカメラ
１１の出力からフォーカス状態が正しく調整されていな
いと判定したとき、フォーカスサーボユニット１７を制
御し、再度フォーカス調整を実行させる。そして、正し
いフォーカス調整が行われたと判定したとき、制御用コ
ンピュータ１３はビデオカメラ１１の出力データから半
導体レーザ２の光軸のスキュー値を演算する。その演算
値は、モニタテレビ１４に出力され、表示される。使用
者は、この表示された値を見て、その値が所定の基準値
以内になるように、光学ピックアップ１に付属している
調整用のネジ（図示せず）を調整し、スキューを調整す
る。勿論、この調整動作は、機械により自動的に行わせ
ることも可能である。

【００２２】次に、制御用コンピュータ１３がビデオカ
メラ１１の出力からフォーカス状態を判定する方法の原
理について説明する。ビデオカメラ１１により観察され
る画像は、図２に示すようになる。即ち、メインビーム
の断面が略円形状に表示され、そしてその周囲に１次干
渉リングが略同心円状に表示される。そのエネルギーの
分布（明るさ）は、大体、光軸（メインビームの中心）
ほど強く、その周囲にいくほど弱くなっている。

【００２３】フォーカス状態が正しく調整されていると
き、このメインビームと１次干渉リングの画像は鮮明な
ものとなる。これに対して、フォーカス状態が正しく調
整されていない場合においては、メインビームと１次干
渉リングの画像は不鮮明なものになる。即ち、フォーカ
ス状態が良好でない場合においては、メインビームとそ
の周囲の画像との境界部の明るさの差が小さくなる。

【００２４】そこで図３に示すように、メインビームの
明るさの傾きを検出する。即ち、予め設定された２点間
の光量の差を求める。フォーカス状態が正しく調整され
ていない場合においては、この光量の差が小さくなり、
正しく調整されている場合においては、大きくなる。従
って、光量の差を予め設定された所定の基準値と比較す
ることにより、フォーカス状態を判定することができ
る。

【００２５】尚、この傾きは、メインビームが暗い場合
と明るい場合とにおいて異なるため、その設定のパラメ
ータは適宜所定の値に設定するようにする。

【００２６】フォーカス状態が正しく設定されている場
合においては、ビデオカメラ１１の出力から、図４
（ａ）に示すような画像が得られる。しかしながら、フ
ォーカスの正しい調整が行われていない場合において
は、画像が不鮮明になり、最悪の場合、図４（ｂ）に示
すように、殆んど画像が観察されないことになる。図４
（ｂ）に示すような状態においては、光軸の傾きを演算
することが困難になることは明かである。そこで、図４
（ａ）に示すように、スキュー調整のための光軸の傾き
を演算する前に、フォーカスを正しく調整する必要があ
るのである。

【００２７】次に、図５のフローチャートを参照して、
制御用コンピュータ１３が行う処理について説明する。
最初にステップＳ１において、フォーカス判定のための
データの取り込みを行う。即ち、ビデオカメラ１１より
出力された画像は、制御用コンピュータ１３に供給さ
れ、その内蔵するフレームメモリ内に記憶される。そし
て、図６に示すように、そのフレームメモリ内の所定の
範囲を指定するウインドウが設定され、ウインドウの中
心がフォーカス判定の中心に配置される。モニタテレビ
１４には、このフレームメモリに記憶された画像がその
まま表示されるので、使用者はこの画像を見ながらウイ
ンドウを所定の位置に移動させて、フォーカス判定の中
心を調整することができる。制御用コンピュータ１３
は、判定の中心が指定されると、ウインドウのサイズよ
り判定エリア（ウインドウ）内のメモリ上のアドレスを
求める。

【００２８】次にステップＳ２に進み、予め設定された
パラメータｓｍｐだけ水平方向にアドレス（画素）を移
動させる。そして、その位置における画素の明るさと、
移動前の画素の明るさとを比較する。即ち、例えば図６
に拡大して示すように、ｓｍｐが２である場合において
は、水平方向に２画素分だけ離れた２つの画素の明るさ
が比較される。

【００２９】ステップＳ３においては、ステップＳ２に
おいて演算された光量差が、予め設定された基準値とし
てのパラメータｇａｐより大きいか否かが判定される。
このパラメータｇａｐが正しいフォーカスが行われてい
るか否かの閾値となるものである。２つの画素の光量差
が基準値ｇａｐより大きい場合、ステップＳ４に進み、
水平方向のカウンタに値１を加算する。光量差がｇａｐ
より小さい場合においては、カウンタに１を加算するこ
となく、ステップＳ５に進む。

【００３０】ステップＳ５においては、判定エリア内、
即ちウインドウ内において、上記した判定がすべて完了
したか否かが判定される。完了していなければステップ
Ｓ２に戻り、他の画素について同様の処理が行われる。
水平方向にｓｍｐだけ離れた画素毎の光量差とパラメー
タｇａｐとの比較がすべて終了したとき、ステップＳ６
に進む。

【００３１】ステップＳ６乃至Ｓ９においては、ステッ
プＳ２乃至Ｓ５において行われた水平方向の画素の比較
処理が、垂直方向について行われる。即ち、ステップＳ
６においては、垂直方向にパラメータｓｍｐだけ離間し
た画素の光量差が演算される。そしてステップＳ７にお
いて、この光量差が基準値ｇａｐと比較される。光量差
が基準値ｇａｐより大きい場合、ステップＳ８に進み、
垂直方向のカウンタに１が加算される。光量差がｇａｐ
より小さい場合においては、垂直方向のカウンタには１
が加算されない。このような処理がウインドウ内のすべ
ての垂直方向のｓｍｐ毎の画素について行われる。

【００３２】ステップＳ９において、すべての垂直方向
の判定処理が完了したと判定された場合においては、次
にステップＳ１０に進み、水平方向のカウンタの値がｈ
に、垂直方向のカウンタの値がｖに代入される。そし
て、このｈとｖが加算され、この加算値が予め設定され
た基準値Ｒと比較される。この加算値（ｈ＋ｖ）が基準
値Ｒより小さいとき、フォーカス状態が正しく調整され
ていないことになる。そこで、制御用コンピュータ１３
はステップＳ１２に進み、フォーカスサーボユニット１
７を制御し、再度フォーカス調整を実行させる。これに
より、対物レンズ３が駆動され、再びフォーカス調整が
行われる。そして、このフォーカス調整が行われたと
き、次にステップＳ１に戻り、それ以降の処理が繰り返
される。

【００３３】このようにして、加算値（ｈ＋ｖ）が基準
値Ｒより大きくなっとき、フォーカスが正しく調整され
たと判定される。そこで、制御用コンピュータ１３は次
の処理であるスキュー値の演算に移行する。このスキュ
ー値の演算は、例えばメインビームの垂直方向および水
平方向の光量差などから演算される。

【００３４】

【発明の効果】以上の如く本発明のフォーカス判定方法
および装置によれば、光の光軸方向の明るさの傾きから
フォーカス状態を判定するようにしたので、光の断面形
状が真円でない場合においても、フォーカス状態を正し
く判定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフォーカス判定装置の一実施例の構成
を示すブロック図である。

【図２】図１のビデオカメラ１１が出力する画像を説明
する図である。

【図３】図２の画像からフォーカス状態を判定する原理
を説明する図である。

【図４】フォーカス状態が正しく調整されている場合と
されていない場合におけるビデオカメラ１１の出力画像
を説明する図である。

【図５】図１の実施例の動作を説明するフローチャート
である。

【図６】図５におけるステップＳ２乃至Ｓ４並びにステ
ップＳ６乃至Ｓ８の処理を説明する図である。

【図７】半導体レーザの出射するレーザ光のエネルギー
分布を説明する図である。

【図８】従来のフォーカス判定方法を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１ 光学ピックアップ ２ 半導体レーザ ３ 対物レンズ ４ フォーカスコイル ５ 対物レンズ ６ 全反射ミラー ７，８，９ ハーフミラー １０ 接眼レンズ １１，１２ ビデオカメラ １３ 制御用コンピュータ １４ モニタテレビ １５，１６ ビデオカメラ １７ フォーカスサーボユニット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を発生する検査対象を光軸方向から撮
   影し、 前記光の分布を観察し、 前記光の光軸方向の明るさの傾きを検出することを特徴
   とするフォーカス判定方法。
2. 【請求項２】 前記光の略垂直な２つの方向の傾きを検
   出することを特徴とする請求項１に記載のフォーカス判
   定方法。
3. 【請求項３】 光を発生する検査対象を光軸方向から撮
   影する撮影手段と、 前記撮影手段の出力から、前記光の分布に関するデータ
   を取り込む取込手段と、 前記取込手段により取り込んだデータから、前記光の光
   軸方向の明るさの傾きを演算する演算手段とを備えるこ
   とを特徴とするフォーカス判定装置。