(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第一及び第二の相互に密接した情報層を有する光記録担体を走査するための光学式走査装置であって、放射ビームを焦点に合わせる光学システムと、前記焦点を前記層に垂直な方向で移動させる合焦手段を制御するための焦点アクチュエータと、前記焦点と走査される層間の方向及び距離を示す焦点誤差（ＦＥ）信号を導き出す焦点誤差検出器と、前記ＦＥ信号に応じて焦点アクチュエータ駆動信号を導出し、かつ当該駆動信号を前記アクチュエータに焦点を走査されるべき層上に略々維持させるために前記焦点アクチュエータに供給する焦点制御回路と、前記第一の層から前記第二の層へ走査を切換える層ジャンプ命令を受信後に焦点制御回路におけるスイッチを開放するための第一の論理値と、二進値クローズ信号の遷移を受信後に前記スイッチを閉じるための第二の論理値を採る二進値ループ制御信号を生成する第一制御装置とを備え、前記走査装置が、前記ＦＥ信号に応じてクローズ信号を発生し、
前記層ジャンプ命令の受信後、前記第一の層と第二の層との序数における絶対差をＮとしたとき、前記ＦＥ信号の絶対値が所定レベルとの上方向交差を２Ｎ回するまでは、前記クローズ信号の遷移を抑止する抑止装置を有する第二の制御装置を有することを特徴とする光学式走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学式走査装置において、前記焦点が上記層のひとつと一致している場合に上記ＦＥ信号が略ゼロ値を有しており、前記抑止装置が前記ＦＥ信号のゼロ交差を検出するゼロ交差検出器を有し、前記第二の制御装置が、２Ｎ回目の上方向交差の後に発生するＦＥ信号の最初のゼロ交差が検出された略その時点でクローズ信号の変化を発生させることを特徴とする光学式走査装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光学式走査装置において、前記抑止装置は前記ＦＥ信号の導関数のゼロ交差を検出するためのゼロ交差検出器を有し、前記第二の制御装置が２Ｎ回目の上方向交差後に発生する導関数の最初のゼロ交差が検出された略その時点でクローズ信号の変化を発生させることを特徴とする光学式走査装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光学式走査装置において、前記抑止装置が所定の時間後に変化する二進値タイミング信号を発生するためのタイマーを有しており、この所定の時間は第一と第二の情報層の序数の絶対差に依存しており、前記第二の制御装置が前記タイミング信号内の変化後にクローズ信号の変化を発生させることを特徴とする光学式走査装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光学式走査装置において、前記抑止装置がＦＥ信号のゼロ交差を検出するためのゼロ交差検出器を有しており、前記第二の制御装置が、前記タイミング信号における変化に発生するＦＥ信号の最初のゼロ交差が検出された略その時点でクローズ信号の状態遷移を発生させることを特徴とする光学式走査装置。
【請求項６】
請求項４に記載の光学式走査装置において、前記抑止装置がＦＥ信号の導関数のゼロ交差を検出するためのゼロ交差検出器を含んでおり、前記第二の制御装置が、上記タイミング信号における変化に発生する前記導関数の最初のゼロ交差が検出された略その時点でクローズ信号の状態遷移を発生させることを特徴とする光学式走査装置。
【請求項７】
少なくとも第一及び第二の相互に密接した情報層を有する光記録担体を走査する方法であって、放射ビームを焦点に合わせて、焦点誤差（ＦＥ）信号を前記記録担体からの放射から導出し、前記焦点と走査されるべき層との間の方向及び距離を示し、ＦＥ信号を焦点アクチュエータによる焦点の位置を制御するためのフィードバック・ループに対する入力として用いて、焦点の位置を略々第一の層上に保持するように制御する第一のステップと、焦点の位置を第一の層から第二の層に切換えるステップを含み、さらに、前記焦点アクチュエータを作動させるサブ・ステップと、前記位置の切換え中のＦＥ信号を監視するサブ・ステップと、前記各層に対応する連続するＦＥ信号のゼロ交差の前にフィードバック・ループを開放するためのサブ・ステップと、ＦＥ信号に応じて前記ゼロ交差の後に、フィードバック・ループを閉じるサブ・ステップとを含んでいる第二のステップと、さらに上記焦点を略第二の層上に保持する第三のステップ、とを含み、
前記第二のステップにおいて、前記第一の層と第二の層との序数における絶対差をＮとしたとき、前記ＦＥ信号の絶対値が所定レベルとの上方向交差を２Ｎ回するまでは、前記フィードバック・ループを閉じることが抑止されることを特徴とする光記録担体を走査する方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、少なくとも第一及び第二の相互に密接した情報層を有する光記録担体を走査するための光学式走査装置であって、放射ビームを焦点に合わせる光学システムと、前記焦点を前記層に垂直な方向で移動させる合焦手段を制御するための焦点アクチュエータと、前記焦点と走査される層間の方向及び距離を示す焦点誤差（ＦＥ）信号を導き出す焦点誤差検出器と、前記ＦＥ信号に応じて焦点アクチュエータ駆動信号を導出し、かつ当該駆動信号を前記アクチュエータに焦点を走査されるべき層上に略々維持させるために前記焦点アクチュエータに供給する焦点制御回路と、前記第一の層から前記第二の層へ走査を切換える層ジャンプ命令を受信後に焦点制御回路の特性修正を制御する第一の論理値と、二進値クローズ信号の遷移を受信後に前記特性復元を制御する第二の論理値を採る二進値ループ制御信号を生成する第一制御装置とを備え、前記走査装置が、前記ＦＥ信号に応じてクローズ信号を発生し、かつ情報層に対応する連続的なゼロ交差の間において、ＦＥ信号のゼロ交差の前後の間隔においては前記クローズ信号の遷移を抑止する抑止装置を有する第ニの制御装置を有することを特徴とする光学式走査装置に関するものである。
背景技術
光記録担体はその記憶容量を増やすためにいくつかの情報層を含んでいてもよい。これらの層は対物レンズによって焦点に合わされる単一の光ビームで走査してもよい。焦点制御回路は焦点をひとつの情報層上に保持し、さらにこの回路は焦点の情報層からのずれを示す焦点誤差信号に応じて対物レンズの位置を制御する。この焦点誤差信号は、記録担体からの反射あるいは記録担体からの伝搬及び光検出システムにより遮断される輻射から導出される。この記録担体からの輻射は、記録担体によって反射された輻射の総量を示すひとつの尺度となるいわゆる中央開口（ＣＡ）信号を発生するためにも使われる。ＣＡ信号は記録担体から読み出される情報を示す情報信号を形成するために用いられる場合もある。走査装置が走査セッションを開始すると、それは対物レンズを記録担体の方向に動かすことが必要になる。この動作中、焦点は、記録担体の入口平面と呼ばれる、記録担体の基板の低反射境界面を横断する。この入口平面を介して、情報層が走査される。焦点がこの入口平面にロックされることを避けるため、焦点制御回路は、ＣＡ信号の強度をチェックする。入口平面による振幅が一定のレベル以下の場合は、回路は焦点をこの入口平面上にロックせず、対物レンズを記録担体に向けて動かし続ける。焦点が記録担体の情報層に接近すると、この層からの強い反射によってＣＡ信号が上記レベルを越え、焦点制御回路は情報層上に焦点をロックする。
欧州特許出願Ｎｏ．００２０１９９は、焦点を光記録担体の二つの情報層間で切り替えるための焦点制御回路を含む走査装置を開示している。別の情報層に切り替える際、焦点制御回路のフィードバック・ループが開かれ、アクチュエータが適切な方向に動かされ、ＣＡ信号の高周波成分が監視される。この高周波成分の強度が一定のレベルを越えると、焦点は情報層に近づき、フィードバック・ループが閉鎖される。焦点制御回路は、焦点が情報層を追尾するように動作する。
公知の走査装置の問題は、一方、あるいは両方の層に情報が入れられていないと、層間での焦点の切替えが作動しない、という点にある。この場合、ＣＡ信号は高周波成分を含んでいないので、上記レベルは越えず、フィードバック・ループが閉じない。
本発明の目的は、情報層が何らかの情報を含んでいるか否かには関わらず、光記録担体のすべての情報層上に、高い精度で焦点を固定できる光学式走査装置を提供することである。
発明の開示
本発明の走査装置は、ＦＥ信号に応じてクローズ信号を発生し、かつ情報層に対応する連続的なゼロ交差の間において、ＦＥ信号のゼロ交差の前後の間隔で、クローズ信号の変化を抑止する抑止装置を有する第二の制御装置を有することを特徴としする。情報層に含まれる情報の存在あるいは不在により影響を受けないＦＥ信号を監視する、層ジャンプを高い信頼度で実現できることが見いだされた。
これは、ＦＥ信号とＣＡ信号の両方を用いる公知の焦点制御回路とは対照的である。ＦＥ信号だけを用いる場合は、焦点をひとつの層から別の層に動かす際に特別の注意を要する。別の情報層に切り替える際、焦点制御回路のフィードバック・ループを閉じたままにしておくべきであれば、アクチュエータは、二つの情報層間にあるＦＥ信号のゼロ交差の前後において、非常に早い速度が要求される。その結果、アクチュエータは指定された情報層を通り越してしまうような場合もあるであろう。本発明による装置は、上記ゼロ交差の前後の間隔で、フィードバック・ループ、あるいはその一部を開くことによって過度のスピード増大の必要性を回避し、上記問題を解決する。
速度増大のひとつの重要な原因は上記ゼロ交差前後のＦＥ信号の勾配によるフィードバック・ループ内の微分分岐（differentiating branch）である。フィードバック・ループの開くべき部分は、好ましくはこの微分分岐である。フィードバック・ループの他の二つの分岐、つまり、比例分岐と積分分岐は、ある程度、記録担体の動きに応じて、ジャンプ中のアクチュエータのスピードを制御することができる。
本発明の別の実施例においては、ジャンプ中、フィードバック・ループのすべてのブランチが開放される。その場合、ジャンプ中のアクチュエータの動きは、記録担体の動きとは無関係に制御することができる。
本発明による走査装置の好ましい実施例は、上記抑止装置がＦＥ信号の絶対値により所定のレベルの下から上へのクロシングを検出するための比較器を含んでおり、上記第二の制御装置が層ジャンプ命令後の２Ｎ回目の下から上へのクロシング後にクローズ信号の変化を発生させることを特徴としている。その後の情報層がその後に来る序数を持っている場合、Ｎは第一と第二情報層間の序数の絶対的な差である。ＦＥ信号は、通常、公知のＳ字形の形をしており、焦点がひとつの情報層から離間した時と、焦点がその情報層上にある時にゼロ値をとり、その情報層の両側での符号は逆になる。焦点がそれら情報層を通じて動かされる場合、各層はＳ字形曲線を立ち上がらせる。隣接するＳ字形曲線が近接しているので、二つの情報層間でのＦＥ信号の鮮明なゼロ交差を導出させる。ＦＥ信号の絶対値が所定値より下の値から所定値より上の値へとその所定値を越えると、比較器はそれを検出する。こうした交差は、上方向交差と呼ばれる。層ジャンプの開始後、最初の上方向レベル交差は焦点が離れたばかりの情報層のＳ字曲線に属する。従来の走査装置において一般的に行われているように、フィードバック・ループが最初の上方向交差で閉じられるべきである場合は、焦点制御装置は焦点を、先に離間した情報層に向けて戻すように動作するであろう。隣接層にジャンプするためには、本発明による抑止装置は、フィードバック・ループが二番目の上方向レベル交差後にだけ閉じられるようにする。二番目の上方向レベル交差はその隣接する情報層のＳ字曲線で起きる。ループがこの交差後に閉じられると、焦点制御回路は焦点を指定された隣接情報層の方向に動かす。
指定された情報層上に安定して焦点を定着させるために２Ｎ回後上方向へのレベル交差の検出後は、上記ループを閉じるのを遅らせるようにしてもよい。この遅れは最大で上方向への交差後のＳ字曲線の最初のゼロのところまで、つまり焦点が指定された情報層を通過する瞬間までとする。本発明による走査装置は、焦点が層のひとつと合致した時にはＦＥ信号が基本的にゼロ値を有しており、抑止装置はＦＥ信号のゼロ交差を検出するためのゼロ交差検出器を含んでおり、そして二番目の制御装置が、基本的には２Ｎ回の上方向への交差後に起きるＦＥ信号の最初のゼロ交差が検出された時点でクローズ信号の状態遷移を発生させることを特徴としている。
上記遅延はまた、上方向ゼロ交差後のＳ字曲線の最初の最大値までとして、それによって、焦点が指定された情報層上に来る前により長い時間減速できるようにしてもよい。その場合、本発明による走査装置は抑止装置がＦＥ信号の導関数であるゼロ交差を検出するためのゼロ交差検出器を含んでおり、第二の制御装置が、基本的に２Ｎ回の上方向交差後に発生する上記導関数の最初のゼロ交差を検出した時点で、クローズ信号の変化を発生することを特徴とすることになる。
ＦＥ信号の２Ｎ回目の上方向交差までループの閉鎖を抑止する代わりに、その閉鎖をタイマーで抑止するようにしてもよい。このタイマーは少なくとも指定された層に関連するゼロ交差に先行するＦＥ信号のゼロ交差が終了するまで閉鎖を抑止しなければならない。層ジャンプ間のアクチュエータの速度と層間の距離は分かっているから、この抑止の継続時間は計算することができ、この所定の時間はそのタイマー内にプログラムすることができる。この実施例においては、本発明による走査装置は抑止装置が第一と第二の情報層間の序数の絶対差に依存する所定の時間後の状態遷移を有する２進タイミング信号を発生するためのタイマーを有しており、第二の制御装置がそのタイミング信号における変化後にクローズ信号の状態遷移を発生させることを特徴としている。
タイマーを有する実施例においては、フィードバック・ループを閉じる前に、上記所定時間の経過後にさらに遅れを導入してもよい。このさらに導入される遅延も、最大でＦＥ信号の導関数の最初のゼロ交差が検出されるまでである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による走査装置を図式的に示す図である。
第２図は、焦点の位置の関数としての焦点誤差信号の形状を示す図である。
第３図は、焦点制御回路を図式的に示す図である。
第４図は、第一の制御装置の実施例を示す図である。
第５図は、第二の制御装置の実施例を示す図である。
第６図は、焦点の位置の関数としての焦点誤差信号及び中央開口部信号の形状を示す図である。
第７図は、調整可能微分器を示す図である。
第８図は、第二の制御装置の第二及び第三の実施例を示す図である。
第９図は、第二の制御装置の第四の実施例を示す図である。
第１０図は、第二の制御装置の第五の実施例を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
以下に述べる実施例を参照することによって、本発明に係る上述及び他の内容が明らかになり、理解されるであろう。
各図において、同一の参照番号は同一の構成要素を示す。
第１図は光記録担体を走査するための、本発明による光学式走査装置を示している。この図は、上記記録担体の断面図を示しており、この記録担体は距離δの間隔で相互に非常に密接した情報層２、３、４を有している。
それら層のそれぞれは、環境とその記録担体との間の境界を形成する入口面６を有する透明な基板５を介して個別に走査できるようになっている。情報層２及び３は、層２及び３を通じての情報層４の走査ができるようにするために、部分的に光を反射する。情報はそれら情報層に、周囲の領域とは異なった反射あるいは磁化を有するピット、隆起、領域などの形状でコード化される。この記録担体はその中心の回りを回転する円盤状であっても、あるいは矩形であってもよい。
この走査装置は記録担体を走査するための光ビームを発生するための光学システムを有している。この光学システムは例えば半導体レーザーなどの、放射ビームを形成する放射源を含んでいる。この放射ビームは合焦手段１０、例えば、単一、あるいは多重対物レンズによってひとつの焦点に集束される。この対物レンズは焦点アクチュエータ１２によってその光学軸に沿って、つまり矢印１１で示される方向に動かすことができる。この焦点アクチュエータは磁気コイル内に磁石を置いた形態、またはひとつあるいは複数の磁石内部に磁気コイルを配置した形状のリニア・モーターであってよい。対物レンズの動きによって、情報層を通じて焦点９を移動させることができる。記録担体１によって反射された放射は対物レンズ１０によってビーム・セパレータ１３を介して検出システム１４上に集束される。このビーム・セパレータは通常のビーム・スプリッター、偏光ビーム・スプリッター、あるいは格子などであってよい。検出システム１４は、通常、いくつかの放射感知検出要素を含んでいる。これらの要素からの電気出力信号は信号形成回路１５に与えられる。この回路はそれら電気信号の総和を取り、その総和が中央開口部（ＣＡ）信号として出力される。このＣＡ信号は記録担体１によって反射された放射の総和の尺度となる。ＣＡ信号の高周波成分が情報層内にコード化されている情報を示す。
信号形成回路１５は、検出システムの出力信号から焦点の中心と情報層上で追尾されるべきトラックの中心との距離を示す半径方向誤差信号を形成する。焦点をトラック上に保持する半径方向制御システムは、米国特許Ｎｏ．５３２１６７６で知られており、ここでは説明及び図示を省略する。信号形成回路１５はまた、焦点誤差（ＦＥ）信号を得るためなど、検出システム１４の電気的出力信号の組み合わせも形成する。このＦＥ信号の値は走査されている情報層からの焦点のずれの方向と大きさを示している。これら電気的信号の組み合わせ方、検出要素の配置及びビーム・セパレータ１３の形状はＦＥ信号を形成するために用いられる方法による。用いることが可能な方法としては、それぞれ米国特許Ｎｏ．４０２３０３３、欧州特許出願Ｎｏ．０５８３０３６、及び米国特許Ｎｏ．４７２４５３３に開示されているいわゆる収差法（astigmaticmethod）、Foucault法、及びビーム・サイズ法である。
第２図はＺ方向、つまり、情報層の二回の交差に対する対物レンズ１０の光学軸に沿った方向への焦点のずれの関数としてのＦＥ信号の形状を示している。このＦＥ信号はδの間隔で離れた位置１６及び１７では基本的にゼロであり、この位置では焦点はそれぞれ情報層２及び３と一致する。ＦＥ信号はゼロ交差１６及び１７の両側で正の最大値１８、２０、及び負の最大値１９、２１を有している。
第１図において、当該ＦＥ信号に応じて焦点アクチュエータ（ＦＡ）信号を引き出し、その駆動信号を焦点アクチュエータ１２に供給してそのアクチュエータに焦点９を基本的に走査される情報層上に維持させるために、そのＦＥ信号は焦点制御回路２２に入力される。第３図は焦点制御回路２２のレイアウトを図式的に示したものである。ＦＥ信号はクロス−オーヴァー・フィルターと、可能であれば増幅器を含んでいるフィルター回路２３内に入力される。フィルター回路の出力信号は三つの回路に対する入力として用いられる。第一の回路は比例的焦点制御動作を行うための線形増幅器２４である。第二の回路は微分的焦点制御動作を行うための微分器２５である。第三の回路は積分的焦点制御動作を行うための積分器２６である。これらの三つの回路からの出力信号は加算回路２７内で組み合わされて、焦点アクチュエータに対するＦＡ信号を発生する。積分器２６は傾斜上昇回路２８からの追加入力信号を受入れる。この回路は定レベル信号を発生することができ、この定レベル信号は上記積分器に入力された場合にＦＳ信号レベルを傾斜増大させる。線形増幅器２４及び微分器２５の入力端末と積分器２６の二つの入力端末は、それら入力端末への信号路内に設けられているスイッチ２９，３０，３１、及び３２によってそれぞれ遮断することができる。これらのスイッチはループ制御（ＬＣ）信号に基づいてループ制御装置３３によって制御される。ＬＣ信号は並列に送信される一連の信号によって構成されていてもよい。
これらのスイッチの開閉によって焦点制御回路２２の特性が修正される。制御のための実際の動作については以下に説明する。積分器２６は好ましくは、その出力端子でではなく、そのひとつまたは複数の入力端子でＯＮ／ＯＦＦされる。出力端子上でＯＮ／ＯＦＦすると、かなりのレベルを有している可能性のある積分器の出力をＦＡ信号から取り除いたり加えたりすることになり、焦点制御を妨害することになる。第３図に示されている制御回路２２の実施例は、積分器２６の出力レベルを規則的に増大させることによって、層ジャンプ中の焦点アクチュエータの動作を制御する。別の実施例においては、焦点アクチュエータの動作は加算回路２７に供給される比較的短いパルスによって判定され、その後、アクチュエータはさらなる動力の供給をしなくても動作する。このパルスは、例えば、１ｍｓの継続時間を有しており、その後、アクチュエータは２ｍｓだけ動き続け、焦点をひとつの層から別の層へ２５μｍの距離を異動するため、全部で３ｍｓ程度の時間を形成する。検出システム１４、信号形成回路１５、焦点制御回路２２、焦点アクチュエータ１２、及び合焦手段１０の組合わせは、焦点９を、走査されるべき情報層上に保持するためのフィードバック・ループを形成する。線形増幅器２４、微分器２５、及び積分器２６は上記フィードバック・ループの三つのブランチを形成する。
第１図の二進値ＬＣ信号は第一の制御装置３４によって発生される。第４図は、その制御装置のひとつの実施例を示している。ＬＣ信号は、走査対象をひとつの情報層から別の層に切換えるための層ジャンプ（ＬＪ）命令を受け取った後の第一の論理値を有している。さらに、ＬＣ信号は二進値クローズ（ＣＬ）信号の変化を受信した後の第二の論理値を有している。このＬＣ信号は、情報層を切換える命令が受け取られた瞬間に、ループ制御装置３３を介してフィードバック・ループの特性を修正する。この信号はＬＣ信号の変化が検出され、焦点が走査を継続すべき情報層に近づいている場合は、そのフィードバック・ループの特性を復元する。回路３５（これはセット−リセット・フリップ−フロップであってもよい）は、ＬＪ信号とＣＬ信号をＬＣ信号に修正する。第一の制御装置３４は、焦点９を、走査されるべき情報層に向けて動かすため、ＬＣ信号と同期して焦点制御回路にジャンプ（ＪＵ）信号を供給するためのジャンプ制御信号発生装置３６を含んでいる。このＬＪ命令を受取ると、上記発生装置はＪＵ信号を焦点制御回路２２に出力する。この信号は焦点制御回路のスイッチ３２を閉鎖し、傾斜上昇回路２８が正または負の極性の定レベル信号を積分器２６に送り、焦点アクチュエータをその定レベル信号が示す方向で、かつジャンプすべき情報層の数とジャンプの方向によって決められる距離だけ移動させる。
第一の制御装置３４に対する入力として用いられるＣＬ信号は、ＦＥ信号及びＣＡ信号に応じて第二の制御回路内で発生される。ＣＡ信号は、焦点が入口平面を通じて情報層の方向に動かされる時に用いられる。情報層間で焦点を切り換える必要がない場合は、ＣＡ信号は用いる必要はなく、ＣＬ信号を発生するためにＦＥ信号が用いられる。第５図は第二の制御装置の実施例を示している。ＣＡ信号、またはロ−パス・フィルターされたＣＡ信号は比較器３８に入力され、この比較器３８はＣＡ信号が所定のＣＡ設定値ＣＡｐを越えた時には二進値”１”出力信号を与える。ＣＡｐの値は入口面６によるＣＡ信号よりも高めに、そして、情報層によるＣＡ信号よりは低めに設定される。ＦＥ信号は整流器３９で整流される。比較器４０は整流器３９の出力を予め決められたＦＥ設定値ＦＥｐと比較する。ＦＥｐの値はＦＥ信号内のノイズのピーク値よりは高めに、そしてＳ字曲線の最大値よりは小さく設定される。比較器３８及び４０の出力はＡＮＤ回路４１内で組合わされ、このＡＮＤ回路４１は両方の入力が”１”の場合だけ二進値信号”１”を与える。本発明によれば、比較器４０の出力端子は、層ジャンプ命令が与えられた後、その入力端子での”０”から”１”への変化の回数をカウントするカウンター４２の入力端子にも接続されている。したがって、このカウンターはＦＥ信号による所定のレベルＦＥｐの上方向への交差の回数をカウントする。比較器４３はカウンター４２の出力を、層ジャンプが行われる情報層の序数の絶対差をＮとして、所定の回数２Ｎと比較する。カウンター４２によってカウントされた回数が所定の回数と等しくなると、比較器４３は二進値”１”信号を出力する。スイッチ４４は、入口面６を横切った後に焦点９を情報層２上に合わせるべきか、あるいは、情報層間での焦点ジャンプをおこなうべきかによって、ＡＮＤ回路４１の出力か、あるいは比較器４３の出力のいずれかをＣＬ信号コンダクタに接続する。ＣＬ信号コンダクタはＣＬ信号を第一の制御装置３４に接続する。整流器３９、比較器４０、カウンター４２及び比較器４３はＦＥ信号における必要な回数の上方向交差が検出されないかぎり、ＣＬ信号の状態遷移の発生を抑止する抑止装置を形成する。
以下にこれら制御回路の動作について、第１図、３、４及び５と第２図及び第６図の線図を参照に説明する。
走査セッションが開始されると、層ジャンプ（ＬＪ）命令が第一の制御装置３４に与えられ、それによってジャンプ制御信号発生装置３６がジャンプ・パルスを焦点制御回路２２に与える。その後スイッチ３２が閉じられると、焦点アクチュエータ（ＦＡ）信号を、傾斜上昇回路２８の符号に応じて、傾斜上昇または傾斜降下させる。回路３５は、ＬＣ信号を出力し、スイッチ２９、３０、及び３１を開き、焦点制御回路２２がその一部を形成しているフィードバック・ループを開放させる。傾斜の中のＦＥ及びＣＡ信号の値を、対物レンズ１０の光学軸に沿ったずれｚの関数として第６図に示す。第二の制御装置３７はこれらの値を監視し、両方の信号がそれぞれ該当する所定値を交差した場合に動作する。入口面の位置４５の周辺のＦＥ信号は、信号形成回路１５がＦＥ信号を正規化し、それを面あるいは層の反射性に依存させるので、それぞれ情報層２、３、及び４の位置４６、４７、及び４８周辺のＦＥ信号と同じ大きさを有している。入口面のＦＥ信号がＦＥｐレベルを横断すると、比較器４０が”１”信号を出力する。しかしながら、正規化されないＣＡ信号は入口面の低反射性故に、ＣＡｐレベル以下のままである。比較器３８は”１”信号を出力せず、そして、スイッチ４４がＣＬ信号をＡＮＤ回路４１の出力端子に接続するので、ＣＬ信号の状態遷移は発生しない。したがって、フィードバック・ループは開かれたままで、傾斜は継続する。焦点は、位置４６に近づくと情報層２と一致し、ＣＡ信号がＣＡｐレベルと交差し、やや遅れた後、ＦＥ信号が位置４９でＦＥｐレベルと交差する。すると、ＡＮＤ回路４１が”１”信号を出力する。スイッチ４４はＡＮＤ回路４１の出力を走査セッションの開始段階でＣＬコンダクタに接続するので、ＣＬ信号は第一の制御装置３４に送られ、そこで回路３５をリセットする。ＬＣ信号の値は”０”に下がり、スイッチ２９、３０、及び３１を閉じて、それによって、フィードバック・ループが閉じられる。同時にスイッチ３２が回路３３によって開かれ、傾斜が完結する。その後、焦点制御回路２２が焦点９の位置を位置４９から位置４６に動くように制御し、焦点はそこでロックされたままとなる。最初の合焦工程に関するより詳しい説明は米国特許Ｎｏ．５１８９２９３に開示されている。
走査セッション中に焦点が、例えば情報層２から情報層３、つまり第６図の位置４６から位置４７に層ジャンプする必要がある場合は、最初の焦点合わせの場合に用いられる公知の方法は用いることができない。どうしても公知の方法を適用しなくてはならない場合は、ＣＡ及びＦＥ信号のレベル交差を監視することになるであろう。比較器がＦＥ信号の絶対値をチェックするので、比較器４０は位置５０で上方向交差を検出する。情報層のＣＡ信号は、それらＣＡ信号が層ジャンプ中、ＣＡｐ設定レベル以上にとどまる程度に相互に重複している。したがって、比較器３８は”１”信号も出力して、ＡＮＤ回路４１に”１”信号を出力させる。公知の方法では、スイッチ４４はＡＮＤ回路４１の出力をＣＬコンダクタに接続するので、したがって、信号ＣＬは”１”に設定され、フィードバック・ループを閉じさせる。アクチュエータが位置５０で十分な速さで移動しない場合は、焦点制御によって焦点が位置４６に戻される。アクチュエータが十分に速く移動する場合は、焦点は引き続き位置４７の方向に移動する。しかしながら、焦点が層２と層３の間の中間の位置にある位置５１でのＦＥ信号のゼロ交差の前後で、アクチュエータは焦点制御回路２２の微分器上でのＦＥ信号の正の傾斜の影響で高速を獲得する。この高速によって、焦点が位置４７に捕捉されるのを不安定にする。
本発明による焦点制御は整流されたＦＥ信号のより進んだ監視によってこの問題を解決する。層２から層３に層ジャンプを行う際、カウンター４２は整流されたＦＥ信号によるレベルＦＥｐの上方向交差の回数をカウントする。この回数がこのジャンプに関する設定値２と等しくなった時、つまり位置５２で、比較器４３は”１”信号を発生する。スイッチ４４は層ジャンプを行う際、比較器４３の出力をＣＬコンダクタに接続するので、Ｃｌ信号は”１”に設定され、それによってフィードバック・ループが閉じられる。すると、アクチュエータがそれほど大きなスピードの増大を伴わずに位置５２から位置４７まで移動し、それによって情報層３上に焦点を確実に捕捉させる。本発明による焦点制御は、それによって、フィードバック・ループを一時的に開放させながら、位置５１でのゼロ交差を越えてしまっている。
焦点はＮ個の層をジャンプしなければならないので、比較器４３の所定値４３は２Ｎに設定される。すると、第二の制御装置はフィードバック・ループが閉じられる前に、整流されたＦＥ信号の上方向交差を２Ｎ回検出しなければならない。この期間中、ＪＵ信号はアクチュエータを望ましい速度で指定された情報層の方向へ引き続き移動させる。このＪＵ信号は、初期加速が低速運動に後続され減速によって終了されるといった、アクチュエータの動きに対していずれの速度特性を付与しても良い。
本発明による光学式走査装置の別の実施例においては、ゼロ交差５１前後でのフィードバック・ループの修正は、フィードバック・ループの微分器の変化によって行われる。第７図は、この実施例で微分器２５の代わりに用いられる調節可能な微分器２５’の線図を示している。微分器の入力信号はコンデンサ５４を介してオペ・アンプ５３の第一の入力端子に接続される。このオペ・アンプの第二の入力端子は接地されている。二つの抵抗器５５及び５６はこの第一の入力端子に接続されている。スイッチ５７は抵抗器５５または抵抗器５６のいずれかをその出力端子に接続できるようにしている。この抵抗器の異なった値は微分動作の異なった強度をもたらす。このスイッチは回路３３を介して作動される。焦点がひとつの情報層上にロックされると、このスイッチは最大微分動作が得られる位置にセットされる。焦点ジャンプ中、このスイッチはより小さな微分動作が行われるような位置にセットされ、それによって、例えば位置５１などをクロスする際、アクチュエータがあまり速い速度を得ないようにしている。最初の焦点合わせの際、フィードバック・ループは上に述べたようにスイッチ２９、３０、３１、及び３２によって開放されてもよい。
第５図に示されているような第二の制御装置の実施例は、位置５２でのＦＥ信号の上方向交差で”１”ＣＬ信号を発生させる。ループの閉鎖と指定された情報層上での焦点の捕捉との間の短いブレーキ距離が十分であれば、位置４７、つまり、２Ｎ回目の上方向交差後のＦＥ信号の最初のゼロ交差で“１”ＣＬ信号を与えてもよい。このような特徴を有する第二の制御装置の第二の実施例を第８図に示す。最初の焦点合わせに用いられる構成要素は上記第二の制御装置の第一及び第二の実施例の場合と同じである。ＦＥ信号はゼロ検出器５８に与えられ、このゼロ検出器５８はその入力信号のゼロ交差が検出されてから所定の時間中に論理値”１”を出力する。ゼロ検出器５８の出力信号は、他の入力端子に比較器４３の出力信号が与えられるＡＮＤ回路５９の入力端子に接続される。ＡＮＤ回路５９の出力は、走査装置が層ジャンプを行う際、スイッチ４４を介してＣＬコンダクタに接続される。ゼロ検出器５８の出力端子での“１”の値は、比較器４３の出力も同様に“１”であれば、ＣＬ信号の“１”の値をもたらすだけである。言い換えると、ＣＬ信号の“１”への状態遷移はＦＥ信号の２Ｎ回目の上方向交差後のＦＥ信号の最初のゼロ交差の際にだけ起きる。抑止装置は要素３９、４０、４２、４３、５８、及び５９によって形成される。
第二の制御装置の第三の実施例においては、ゼロ検出器５８は第８図に破線で示されているように微分器６０の後に配置されている。回路５８及び６０の組み合わせはＦＥ信号の導関数におけるゼロ交差を検出する。２Ｎ回目の上方向交差にこうしたゼロが検出されると、ＣＬ信号の値が“１”に変化する。第６図では、このことは、位置５２での上方向交差が検出されると、ＣＬ信号が位置６０で、つまり、ＦＥ信号の最大値で“１”になることを意味している。
第二の制御装置の第四の実施例を示している。ＬＪ命令はタイマー６１に入力され、タイマー６１は二進値タイミング信号を出力する。この実施例では、抑止装置はこのタイマーだけを含んでいる。ＬＪ命令が層ジャンプの必要性を示すと、タイマーは”０”タイミング信号を発生する。所定の時間後、このタイミング信号は値”１”に変わる。この所定時間の長さは焦点がジャンプしなければならない情報層の数、層間の距離、そしてアクチュエータに課される速度によって設定される。この所定の時間が終了すると、フィードバック・ループが閉じる。その場合、焦点は適切に捕捉されるために指定された情報層に十分近くなければならない。この実施例においては、タイマーは、例えば第６図のゼロ交差５１など、ひとつの情報層には関係のないＦＥ信号のゼロ交差の前後の領域ではフィードバック・ループが絶対に閉じられないようにする抑止装置を形成している。
第１０図は第二の制御装置の第五の実施例の一部、特に抑止装置を示している。最初の焦点合わせに用いられる要素は第二の制御装置の第一及び第四の実施例と同じである。ＦＥ信号はゼロ検出器６２に入力され、このゼロ検出器６２はＦＥ信号のゼロ交差検出後に”１”信号を出力する。この出力は、その出力端子がスイッチ４４に接続されているＡＮＤ回路６３内のタイマー６３からのタイミング信号と結合される。ＣＬ信号の”１”への遷移は、ゼロ検出器６２がタイマーの所定の時間が経過した後にＦＥ信号のゼロ交差を検出した瞬間に発生する。上記所定の時間が終了すると、焦点は指定された情報層のゼロ交差前に、その後に検出されたゼロ交差がフィードバック・ループを閉じるように配置される必要がある。ＦＥ信号のゼロとは等しくない所定の値でフィードバック・ループを閉じるように、ゼロ検出器６２の代わりに、比較器４０などの比較器を用いてもよい。第二の制御装置の第五の実施例は、上記所定の時間中のアクチュエータの移動における不正確さに対する走査装置の感度をより低くしているが、それは、所定時間の終了時の焦点の位置には関係なく、ループが常によく定義された位置で閉じるようになっているからである。
第二の制御装置の第六の実施例では、第１０図の破線で示されるように、ゼロ検出器６２の前に微分器６４が配置されている。第二の制御装置の第三の実施例と同様、ＣＬ信号の”１”への状態遷移は、所定の時間の経過後にＦＥ信号の導関数の最初のゼロ交差をゼロ検出器６２が検出した時に行われる。この第六の実施例では、制動距離が第五の実施例のばあいより長くなっている。ＣＬ信号の”１”への状態遷移が上記所定時間の経過後のＦＥ信号の最初の上方向へのゼロ交差後に起きる場合は、さらに長い制動距離が得られる。これを行うためには、上記タイミング信号と第５図の比較器４０の出力との組み合わせが必要である。第一及び第二の制御装置は単一の電気回路で統合するようにしてもよい。ＣＡ及びＦＥ信号がデジタル的に処理される場合は、これら二つの制御装置及び焦点制御回路は単一の電気回路に好適に統合可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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