JP2596545B2 - 焦点誤差検出装置及びこれに用いられる光検出器の受光領域幅の選定方法 - Google Patents
焦点誤差検出装置及びこれに用いられる光検出器の受光領域幅の選定方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、焦点誤差検出装置に関し、特にいわゆる3
分割光検出器を用いた焦点誤差検出装置及び当該装置に
おける光検出器の受光領域幅選定方法に関するものであ
る。
分割光検出器を用いた焦点誤差検出装置及び当該装置に
おける光検出器の受光領域幅選定方法に関するものであ
る。
背景技術 ビデオディスクやディジタルオーディオディスク等の情
報記録ディスク(以下、単にディスクと称する)の記録
情報を再生する装置には、ディスクの記録面(被検出
面)上に常に正確に情報検出用の光ビームを収束せしめ
るいわゆるフォーカスサーボ装置が不可欠である。この
フォーカスサーボ装置では、光ビームをディスクの記録
面上に照射せしめる集光レンズの該記録面での焦点誤差
が検出され、この焦点誤差に基づいて集光レンズの光軸
方向における位置制御が行なわれる。
報記録ディスク(以下、単にディスクと称する)の記録
情報を再生する装置には、ディスクの記録面(被検出
面)上に常に正確に情報検出用の光ビームを収束せしめ
るいわゆるフォーカスサーボ装置が不可欠である。この
フォーカスサーボ装置では、光ビームをディスクの記録
面上に照射せしめる集光レンズの該記録面での焦点誤差
が検出され、この焦点誤差に基づいて集光レンズの光軸
方向における位置制御が行なわれる。
集光レンズの焦点誤差を検出する方法としては、非点
収差法、ビーム径測定法、ナイフエッジ法、臨界角法等
の検出方法が知られている。このうち、非点収差法及び
ビーム径測定法においては、受光面が1方向において3
分割された帯状の光検出器を用い、この光検出器の3つ
の出力に基づいて焦点誤差の検出が行なわれる。
収差法、ビーム径測定法、ナイフエッジ法、臨界角法等
の検出方法が知られている。このうち、非点収差法及び
ビーム径測定法においては、受光面が1方向において3
分割された帯状の光検出器を用い、この光検出器の3つ
の出力に基づいて焦点誤差の検出が行なわれる。
第6図に、例えば非点収差法を用いた場合の光学系が
示されており、レーザダイオード等の光源1から発せら
れた光ビームは、ビームスプリッタ2を経た後集光レン
ズ3によってディスク4の記録面上に収束される。ディ
スク4の記録面上で反射された光ビームは集光レンズ3
を経た後ビームスプリッタ2によってシリンドリカルレ
ンズ5に導かれ、当該レンズ5によって非点収差が与え
られる。シンドリカルレンズ5で非点収差が与えられた
光ビームが合焦状態で生じる2つの焦線L1,L2の間に光
束断面が円形となる位置があり、そこに受光面が位置す
るように第7図に示すような形状の3分割光検出器6を
配置する。そして、3つの受光面A,B,Cの各受光出力
PA,PB,PCから、加算器7及び差動アンプ8を用いてPA
−(PB+PC)なる演算式によって焦点誤差FEを得るので
ある。
示されており、レーザダイオード等の光源1から発せら
れた光ビームは、ビームスプリッタ2を経た後集光レン
ズ3によってディスク4の記録面上に収束される。ディ
スク4の記録面上で反射された光ビームは集光レンズ3
を経た後ビームスプリッタ2によってシリンドリカルレ
ンズ5に導かれ、当該レンズ5によって非点収差が与え
られる。シンドリカルレンズ5で非点収差が与えられた
光ビームが合焦状態で生じる2つの焦線L1,L2の間に光
束断面が円形となる位置があり、そこに受光面が位置す
るように第7図に示すような形状の3分割光検出器6を
配置する。そして、3つの受光面A,B,Cの各受光出力
PA,PB,PCから、加算器7及び差動アンプ8を用いてPA
−(PB+PC)なる演算式によって焦点誤差FEを得るので
ある。
ここで、非点収差法の場合には、集光レンズの位置が
合焦位置からずれると、そのずれ方向に対応して光ビー
ムスポットの形状が、第8図(A)及び(C)に示すよ
うに楕円形状となり、(A)の状態では(PB+PC)が増
大し、(C)の状態ではPAが増大する。また、光ビーム
のスポット径を測定する方法にあっては、非点収差法の
場合と光学系が多少異なっており、光ビームスポット形
状が第9図(A)〜(C)に示すように変化する。いず
れの方法の場合も、PA−(PB+PC)なる演算式によって
焦点誤差信号FEを得ることができるのである。なお、第
8図(B)及び第9図(B)は合焦状態のときのスポッ
ト形状を示し、この状態ではPA−(PB+PC)=0なる。
合焦位置からずれると、そのずれ方向に対応して光ビー
ムスポットの形状が、第8図(A)及び(C)に示すよ
うに楕円形状となり、(A)の状態では(PB+PC)が増
大し、(C)の状態ではPAが増大する。また、光ビーム
のスポット径を測定する方法にあっては、非点収差法の
場合と光学系が多少異なっており、光ビームスポット形
状が第9図(A)〜(C)に示すように変化する。いず
れの方法の場合も、PA−(PB+PC)なる演算式によって
焦点誤差信号FEを得ることができるのである。なお、第
8図(B)及び第9図(B)は合焦状態のときのスポッ
ト形状を示し、この状態ではPA−(PB+PC)=0なる。
上述した従来の焦点誤差検出装置においては、光検出
器6の両側の受光面B,Cの分割方向(受光面内における
分割線に垂直な方向)の幅b,cを中央の受光面Aの幅a
と等しくするか、又はそれよりも大きく設定していたの
で、合焦状態において光ビームスポットの中心が受光面
中心から該分割方向に離間した場合に、PA−(PB+PC)
=0とはならず、合焦状態にあるにも拘らずその離間量
に応じた焦点誤差信号FEが発生してしまうことになる。
器6の両側の受光面B,Cの分割方向(受光面内における
分割線に垂直な方向)の幅b,cを中央の受光面Aの幅a
と等しくするか、又はそれよりも大きく設定していたの
で、合焦状態において光ビームスポットの中心が受光面
中心から該分割方向に離間した場合に、PA−(PB+PC)
=0とはならず、合焦状態にあるにも拘らずその離間量
に応じた焦点誤差信号FEが発生してしまうことになる。
すなわち、光ビームスポットが円形で光強度分布が一
様であるものと仮定すると、第10図に示す如く光ビーム
スポットの中心が受光面中心から離間すると、その離間
量と検出出力レベルとの関係は第11図に示すようにな
る。ここに、横軸はビームスポットの半径を1とした場
合のスポット中心の受光面中心からの離間量を示し、縦
軸は第7図の各部の出力レベルを示し、全光量を受光し
たときレベルが1となるように設定されている。光検出
器6の両側の受光面の幅b,cは中央の受光面の幅aと等
しく、0.808に設定されている。この値は、第8図及び
第9図の各(B)に示される理想の合焦状態及び受光位
置において、受光面Aの受光量と受光面B,Cの受光量の
和が等しくなる幅である。また、第12図に示すように、
光検出器6の両側の受光面の幅b,cを2に設定した場合
において、光ビームスポットの中心が受光面中心から離
間すると、その離間量と検出出力レベルとの関係は第13
図に示すようになる。
様であるものと仮定すると、第10図に示す如く光ビーム
スポットの中心が受光面中心から離間すると、その離間
量と検出出力レベルとの関係は第11図に示すようにな
る。ここに、横軸はビームスポットの半径を1とした場
合のスポット中心の受光面中心からの離間量を示し、縦
軸は第7図の各部の出力レベルを示し、全光量を受光し
たときレベルが1となるように設定されている。光検出
器6の両側の受光面の幅b,cは中央の受光面の幅aと等
しく、0.808に設定されている。この値は、第8図及び
第9図の各(B)に示される理想の合焦状態及び受光位
置において、受光面Aの受光量と受光面B,Cの受光量の
和が等しくなる幅である。また、第12図に示すように、
光検出器6の両側の受光面の幅b,cを2に設定した場合
において、光ビームスポットの中心が受光面中心から離
間すると、その離間量と検出出力レベルとの関係は第13
図に示すようになる。
このように、従来装置にあっては、第11図及び第13図
から明らかな如く、合焦状態において光ビームスポット
の中心が受光面中心から受光面の分割方向に離間した場
合には、合焦状態にあるにも拘らずその離間量に応じた
焦点誤差信号FEが発生してしまうので、安定した焦点誤
差信号FEが得られないという欠点がある。
から明らかな如く、合焦状態において光ビームスポット
の中心が受光面中心から受光面の分割方向に離間した場
合には、合焦状態にあるにも拘らずその離間量に応じた
焦点誤差信号FEが発生してしまうので、安定した焦点誤
差信号FEが得られないという欠点がある。
発明の概要 本発明は、上記のような従来のものの欠点を除去すべ
くなされたもので、合焦状態におけるスポット中心の受
光面中心からの位置ずれをある程度許容し、安定した焦
点誤差信号を得ることを目的とする。
くなされたもので、合焦状態におけるスポット中心の受
光面中心からの位置ずれをある程度許容し、安定した焦
点誤差信号を得ることを目的とする。
本発明による焦点誤差検出装置は、1方向において少
なくとも3分割された受光面を有し、被検出面上に集光
レンズを介して照射されかつ前記被検出面を経た光ビー
ムを受光する光検出器を備え、中央の受光面Aの受光出
力をPA、その両側の受光面B,Cの各受光出力をPB,PCと
し、各受光出力PA,PB,PCに対する信号増幅率をそれぞ
れα,β,γとしたとき、αPA−(βPB+γPC)なる演
算式に基づいて前記集光レンズの被検出面での焦点誤差
を検出してこれに応じた焦点誤差信号FEを出力する焦点
誤差検出装置であって、前記受光面A,B,Cの分割方向に
おける受光領域幅をそれぞれa,b,cとした場合、合焦状
態において前記焦点誤差信号FEの値が所定の誤差許容値
FE0を越えないことを満たす前記光検出器の受光面上の
光ビームスポット中心の受光面中心からの前記分割方向
における偏位量範囲dcが最大となるように各受光領域幅
a,b,cをそれぞれ選定したことを特徴としている。
なくとも3分割された受光面を有し、被検出面上に集光
レンズを介して照射されかつ前記被検出面を経た光ビー
ムを受光する光検出器を備え、中央の受光面Aの受光出
力をPA、その両側の受光面B,Cの各受光出力をPB,PCと
し、各受光出力PA,PB,PCに対する信号増幅率をそれぞ
れα,β,γとしたとき、αPA−(βPB+γPC)なる演
算式に基づいて前記集光レンズの被検出面での焦点誤差
を検出してこれに応じた焦点誤差信号FEを出力する焦点
誤差検出装置であって、前記受光面A,B,Cの分割方向に
おける受光領域幅をそれぞれa,b,cとした場合、合焦状
態において前記焦点誤差信号FEの値が所定の誤差許容値
FE0を越えないことを満たす前記光検出器の受光面上の
光ビームスポット中心の受光面中心からの前記分割方向
における偏位量範囲dcが最大となるように各受光領域幅
a,b,cをそれぞれ選定したことを特徴としている。
本発明による焦点誤差検出装置における光検出器の受
光領域幅選定方法は、1方向において少なくとも3分割
された受光面を有し、被検出面上に集光レンズを介して
照射されかつ前記被検出面を経た光ビームを受光する光
検出器を備え、中央の受光面Aの受光出力をPA、その両
側の受光面B,Cの各受光出力をPB,PCとし、各受光出力P
A,PB,PCに対する信号増幅率をそれぞれα,β,γと
したとき、αPA−(βPB+γPC)なる演算式に基づいて
前記集光レンズの被検出面での焦点誤差を検出してこれ
に応じた焦点誤差信号FEを出力する焦点誤差検出装置に
おける前記受光面各々の分割方向における受光領域幅を
選定する方法であって、前記受光面A,B,Cの分割方向に
おける受光領域幅をそれぞれa,b,cとした場合、合焦状
態において前記焦点誤差信号FEの値が所定の誤差許容値
FE0を越えないとを満たす前記光検出器の受光面上の光
ビームスポット中心の受光面中心からの前記分割方向に
おける偏位量範囲dcが最大となるように各受光領域幅a,
b,cをそれぞれ選定することを特徴としている。
光領域幅選定方法は、1方向において少なくとも3分割
された受光面を有し、被検出面上に集光レンズを介して
照射されかつ前記被検出面を経た光ビームを受光する光
検出器を備え、中央の受光面Aの受光出力をPA、その両
側の受光面B,Cの各受光出力をPB,PCとし、各受光出力P
A,PB,PCに対する信号増幅率をそれぞれα,β,γと
したとき、αPA−(βPB+γPC)なる演算式に基づいて
前記集光レンズの被検出面での焦点誤差を検出してこれ
に応じた焦点誤差信号FEを出力する焦点誤差検出装置に
おける前記受光面各々の分割方向における受光領域幅を
選定する方法であって、前記受光面A,B,Cの分割方向に
おける受光領域幅をそれぞれa,b,cとした場合、合焦状
態において前記焦点誤差信号FEの値が所定の誤差許容値
FE0を越えないとを満たす前記光検出器の受光面上の光
ビームスポット中心の受光面中心からの前記分割方向に
おける偏位量範囲dcが最大となるように各受光領域幅a,
b,cをそれぞれ選定することを特徴としている。
実施例 以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
一般に、光検出器に光ビームが入射し、その入射面積
がS、この各点σにおける光密度がρ(σ)であると
き、この光検出器の出力P0は、 P0=∫sρ(σ)dσ となる。光検出器の受光面が第1図に示すようにA,B,C
に3分割され、各受光面の幅がa,b,c、分割線方向の長
さは十分にあるものとするとき、各受光面A,B,Cの出力P
A,PB,PCは、光検出器の受光面中心に対するスポット
中心の離間量をh、それぞれの入射面積をSA(h),SB
(h),SC(h)とすると、 となる。ここで、受光面Aの出力に対する信号増幅率α
を1、受光面B,Cの各出力に対する信号増幅率をそれぞ
れβ,γとすると、第1図の回路によって導出される焦
点誤差信号FEは、 となる。
がS、この各点σにおける光密度がρ(σ)であると
き、この光検出器の出力P0は、 P0=∫sρ(σ)dσ となる。光検出器の受光面が第1図に示すようにA,B,C
に3分割され、各受光面の幅がa,b,c、分割線方向の長
さは十分にあるものとするとき、各受光面A,B,Cの出力P
A,PB,PCは、光検出器の受光面中心に対するスポット
中心の離間量をh、それぞれの入射面積をSA(h),SB
(h),SC(h)とすると、 となる。ここで、受光面Aの出力に対する信号増幅率α
を1、受光面B,Cの各出力に対する信号増幅率をそれぞ
れβ,γとすると、第1図の回路によって導出される焦
点誤差信号FEは、 となる。
本発明においては、例えば信号増幅率β,γが予め設
定されているものとし、合焦状態において焦点誤差信号
FEの値(絶対値)が所定の誤差許容値FE0を越えないこ
とを満たす、光ビームスポット中心の受光面中心からの
受光面分割方向における偏位量範囲(以下、スポット許
容偏位量範囲と称する)をdcとし、スポット半径をrと
すると、およそ2r+dc>a+b+cを満たす各受光面A,
B,Cの幅a,b,cがそれぞれ選定されるものである。この式
は、光検出器の分割方向における全体の幅がスポット直
径とスポット許容偏位量範囲とを足した長さ(合焦状態
において誤差許容値を満たすスポット移動域)よりも短
いことを表しており、ビームスポットがスポット許容偏
位量範囲の限界まで偏位したときにそのスポットの一部
が受光面BもしくはCから外れることを意味する。この
ようにビームスポットがスポット許容偏位量範囲の限界
まで偏位したときにそのスポットの一部が受光面Bもし
くはCから外れることを満たすa,b,cの値は色々ある
が、その中で最もスポット許容偏位量範囲を大きくとれ
るa,b,cの値を採用するのである。その手法は、以下に
おいて明らかになる。信号増幅率α,β,γが変われ
ば、当然のことながら、各幅a,b,cの値もそれに応じて
変わってくる。また、α=1のとき、スポット半径rが
決まれば、受光面Aの幅aが決まり、この幅aに対して
受光面B,Cの幅b,c及び信号増幅率β,γがそれぞれ決定
されることになる。
定されているものとし、合焦状態において焦点誤差信号
FEの値(絶対値)が所定の誤差許容値FE0を越えないこ
とを満たす、光ビームスポット中心の受光面中心からの
受光面分割方向における偏位量範囲(以下、スポット許
容偏位量範囲と称する)をdcとし、スポット半径をrと
すると、およそ2r+dc>a+b+cを満たす各受光面A,
B,Cの幅a,b,cがそれぞれ選定されるものである。この式
は、光検出器の分割方向における全体の幅がスポット直
径とスポット許容偏位量範囲とを足した長さ(合焦状態
において誤差許容値を満たすスポット移動域)よりも短
いことを表しており、ビームスポットがスポット許容偏
位量範囲の限界まで偏位したときにそのスポットの一部
が受光面BもしくはCから外れることを意味する。この
ようにビームスポットがスポット許容偏位量範囲の限界
まで偏位したときにそのスポットの一部が受光面Bもし
くはCから外れることを満たすa,b,cの値は色々ある
が、その中で最もスポット許容偏位量範囲を大きくとれ
るa,b,cの値を採用するのである。その手法は、以下に
おいて明らかになる。信号増幅率α,β,γが変われ
ば、当然のことながら、各幅a,b,cの値もそれに応じて
変わってくる。また、α=1のとき、スポット半径rが
決まれば、受光面Aの幅aが決まり、この幅aに対して
受光面B,Cの幅b,c及び信号増幅率β,γがそれぞれ決定
されることになる。
ここで、上記誤差許容値FE0は、基本的には基準値で
ある零に近い値に設定され、合焦状態において光ビーム
スポットの中心が受光面中心から受光面の分割方向に偏
位した際に得られる焦点誤差信号FEが正しいものとみな
せる値が採用される。従って、合焦状態でこの許容値FE
0以下となるスポット許容偏位量範囲dcを最大とするよ
うに受光面Aの幅aに対して受光面B,Cの幅b,c及び信号
増幅率β,γをそれぞれ選定すれば、合焦状態において
光ビームスポットが受光面中心から多少ずれても当該合
焦状態を示すほぼ零の値を有する焦点誤差信号FEが得ら
れ、もって安定した焦点誤差信号が得られるのである。
ある零に近い値に設定され、合焦状態において光ビーム
スポットの中心が受光面中心から受光面の分割方向に偏
位した際に得られる焦点誤差信号FEが正しいものとみな
せる値が採用される。従って、合焦状態でこの許容値FE
0以下となるスポット許容偏位量範囲dcを最大とするよ
うに受光面Aの幅aに対して受光面B,Cの幅b,c及び信号
増幅率β,γをそれぞれ選定すれば、合焦状態において
光ビームスポットが受光面中心から多少ずれても当該合
焦状態を示すほぼ零の値を有する焦点誤差信号FEが得ら
れ、もって安定した焦点誤差信号が得られるのである。
すなわち、上記スポット許容偏位量範囲dcの下限値を
u,上限値をvとし、上述したことを積分形で表現する
と、 ▲∫v u▼|FE(a,b,c)|dh≒0 となり、v−uが最大となるようにb,c,β,γをaに対
して設定することにより、安定性に優れた焦点誤差検出
装置を得ることができるのである。
u,上限値をvとし、上述したことを積分形で表現する
と、 ▲∫v u▼|FE(a,b,c)|dh≒0 となり、v−uが最大となるようにb,c,β,γをaに対
して設定することにより、安定性に優れた焦点誤差検出
装置を得ることができるのである。
次に、簡単な具体例に基づいて説明する。
以下、説明の簡単化のために合焦状態における光検出
器6の受光面上の光ビームスポットの外形は完全な円で
あり、その円内の光強度分布は一様であると仮定する。
光ビームスポットの半径をr、光検出器6の受光面中心
に対するスポット中心の分割方向における距離をc、光
検出器6の分割方向の全体の幅をwとし、光検出器6に
対して光ビームスポットが第2図(A)〜(D)に示す
位置関係にあるときのそれぞれの光検出器6の入射光量
P0を求めると、 (A)の状態は、2c−w>2r又は2c+w<2rの条件下
におけるものであり、 P0=0 (B)の状態は、2r≧2c−w≧−2r又は2c+w>2rの
条件下におけるものであり、 (C)の状態は、2C−W<−2r又は2c+w>2rの条件
下におけるものであり、 P0=πr2 (D)の状態は、2r≧2c+w≧−2r又は2c−w<2rの
条件下におけるものであり、 となる。ここに、xは積分定数を表わし、光検出器6の
受光面の分割方向(分割線に垂直な方向)にとった座標
である。
器6の受光面上の光ビームスポットの外形は完全な円で
あり、その円内の光強度分布は一様であると仮定する。
光ビームスポットの半径をr、光検出器6の受光面中心
に対するスポット中心の分割方向における距離をc、光
検出器6の分割方向の全体の幅をwとし、光検出器6に
対して光ビームスポットが第2図(A)〜(D)に示す
位置関係にあるときのそれぞれの光検出器6の入射光量
P0を求めると、 (A)の状態は、2c−w>2r又は2c+w<2rの条件下
におけるものであり、 P0=0 (B)の状態は、2r≧2c−w≧−2r又は2c+w>2rの
条件下におけるものであり、 (C)の状態は、2C−W<−2r又は2c+w>2rの条件
下におけるものであり、 P0=πr2 (D)の状態は、2r≧2c+w≧−2r又は2c−w<2rの
条件下におけるものであり、 となる。ここに、xは積分定数を表わし、光検出器6の
受光面の分割方向(分割線に垂直な方向)にとった座標
である。
しかるに、上記の式に基づいて光検出器6の中央の受
光面Aが光ビームスポットの中心にあるときの幅aを全
受光量の半分が受光面Aに入射するように選定した場
合、光ビームスポットの分割方向の移動量に対する焦点
誤差信号の変化、すなわち中央の受光面Aの入射光量と
両側の受光面B,Cの入射光量和との差分の変化を、両側
の受光面B,Cの幅b,cに対して求めると第3図に示すよう
になる。ここに、横軸は光ビームスポットの半径を1と
したときの分割方向のスポット中心位置、縦軸は全受光
量を1としたときの焦点誤差信号PA−(PB+PC)を表わ
す。
光面Aが光ビームスポットの中心にあるときの幅aを全
受光量の半分が受光面Aに入射するように選定した場
合、光ビームスポットの分割方向の移動量に対する焦点
誤差信号の変化、すなわち中央の受光面Aの入射光量と
両側の受光面B,Cの入射光量和との差分の変化を、両側
の受光面B,Cの幅b,cに対して求めると第3図に示すよう
になる。ここに、横軸は光ビームスポットの半径を1と
したときの分割方向のスポット中心位置、縦軸は全受光
量を1としたときの焦点誤差信号PA−(PB+PC)を表わ
す。
また、第3図における〜は第4図に示すような形
状〜の光検出器を用いたときの結果であり、はス
ポット直径と同一幅(a=0.808,b=c=0.596)の光検
出器を用いた場合、は両側の受光面B,Cの幅b,cが中央
の受光面Aの幅aと同一(a=b=c=0.808)の光検
出器を用いた場合、は両側の受光面B,Cの幅b,cの一方
と中央の受光面Aの幅aとを合わせた大きさがスポット
直径と同一の幅(a=0.808,b=c=1.192)となる光検
出器を用いた場合をそれぞれ表わしている。,,
のいずれの場合も、焦点移動が許容されるスポット中心
位置の受光面中心からの移動量(スポット許容偏位量範
囲)は僅かにスポット半径の10%以下であり、このよう
な構成によっては著しく分割方向のスポット移動に対し
て焦点制御が不安定となる。
状〜の光検出器を用いたときの結果であり、はス
ポット直径と同一幅(a=0.808,b=c=0.596)の光検
出器を用いた場合、は両側の受光面B,Cの幅b,cが中央
の受光面Aの幅aと同一(a=b=c=0.808)の光検
出器を用いた場合、は両側の受光面B,Cの幅b,cの一方
と中央の受光面Aの幅aとを合わせた大きさがスポット
直径と同一の幅(a=0.808,b=c=1.192)となる光検
出器を用いた場合をそれぞれ表わしている。,,
のいずれの場合も、焦点移動が許容されるスポット中心
位置の受光面中心からの移動量(スポット許容偏位量範
囲)は僅かにスポット半径の10%以下であり、このよう
な構成によっては著しく分割方向のスポット移動に対し
て焦点制御が不安定となる。
ところが、本発明においては、スポット許容偏位量範
囲が最大となるように中央の受光面Aの幅aに対する両
側の受光面B,Cの幅b,cを設定するものであり、数値計算
により、b=c=0.7(第4図のの場合)が両側の受
光面B,Cの最適幅となる。かかる構成の光検出器を用い
た場合、スポット許容偏位量範囲幅はスポット半径の86
%にも広がり、著しく焦点制御の安定性が向上すること
になる。このように構成することによって、(PB+PC)
の変化が中心部において最もPAの変化に近くなるよう
に、幅aに対する幅b,cを選定することができる。幅a
はスポット直径よりも小なる範囲で任意である。
囲が最大となるように中央の受光面Aの幅aに対する両
側の受光面B,Cの幅b,cを設定するものであり、数値計算
により、b=c=0.7(第4図のの場合)が両側の受
光面B,Cの最適幅となる。かかる構成の光検出器を用い
た場合、スポット許容偏位量範囲幅はスポット半径の86
%にも広がり、著しく焦点制御の安定性が向上すること
になる。このように構成することによって、(PB+PC)
の変化が中心部において最もPAの変化に近くなるよう
に、幅aに対する幅b,cを選定することができる。幅a
はスポット直径よりも小なる範囲で任意である。
中央の受光面Aの幅aに対する両側の受光面B,Cの幅
b,cの値は、ディスクのピット形状、光学系の性能、レ
ーザ光の性質、スポット内の光強度分布などの光学的条
件を考慮に入れた上で、コンピュータを用いて数値計算
によって求めることができる。また、光ビームスポット
の半径rが決まると、中央の受光面Aの幅aが決まるの
で、この受光面Aに対して両側の受光面B,Cの幅を十分
に大きなものとしかつ信号増幅率β,γを予め設定して
おき、焦点誤差信号FEを監視しつつスポットを受光面の
分割方向に偏位させ、焦点誤差信号FEが前記誤差許容値
FE0に達する直前の偏位位置におけるスポット外径位置
を一方の受光領域限界位置とすることによって受光面B,
Cの幅b,cを決定することができる。このとき、信号増幅
率β,γが変われば、受光面B,Cの幅b,cの値も変わるこ
とは先述した如くである。
b,cの値は、ディスクのピット形状、光学系の性能、レ
ーザ光の性質、スポット内の光強度分布などの光学的条
件を考慮に入れた上で、コンピュータを用いて数値計算
によって求めることができる。また、光ビームスポット
の半径rが決まると、中央の受光面Aの幅aが決まるの
で、この受光面Aに対して両側の受光面B,Cの幅を十分
に大きなものとしかつ信号増幅率β,γを予め設定して
おき、焦点誤差信号FEを監視しつつスポットを受光面の
分割方向に偏位させ、焦点誤差信号FEが前記誤差許容値
FE0に達する直前の偏位位置におけるスポット外径位置
を一方の受光領域限界位置とすることによって受光面B,
Cの幅b,cを決定することができる。このとき、信号増幅
率β,γが変われば、受光面B,Cの幅b,cの値も変わるこ
とは先述した如くである。
なお、上記実施例においては、中央の受光面Aの幅a
は中心で全光量の半分を受光するように選定したが、第
1図に示すように、受光面B,Cの各出力に対して増幅器
9,10を設け、増幅率β,γで増幅した後加算し、受光面
Aの出力との差分をとるように構成することによって、
中央の受光面Aが全光量の半分を受光しなくても合焦状
態で焦点誤差信号を0にすることが可能である。
は中心で全光量の半分を受光するように選定したが、第
1図に示すように、受光面B,Cの各出力に対して増幅器
9,10を設け、増幅率β,γで増幅した後加算し、受光面
Aの出力との差分をとるように構成することによって、
中央の受光面Aが全光量の半分を受光しなくても合焦状
態で焦点誤差信号を0にすることが可能である。
このようにして、スポット半径を1としたときの幅α
に対する幅b及びcを求めると、第5図に示すような関
係となる。すなわち、スポット中心と受光面中心とが一
致した状態において焦点誤差信号FEが0になるように信
号増幅率β,γを決定し、これに対し焦点誤差信号FEが
ほぼ零でるスポット許容偏位量範囲が最大となるように
幅aに対して幅b,cを決定したものである。
に対する幅b及びcを求めると、第5図に示すような関
係となる。すなわち、スポット中心と受光面中心とが一
致した状態において焦点誤差信号FEが0になるように信
号増幅率β,γを決定し、これに対し焦点誤差信号FEが
ほぼ零でるスポット許容偏位量範囲が最大となるように
幅aに対して幅b,cを決定したものである。
上記実施例においては、非点収差の最小錯乱円、すな
わち光束外形が円に近い状態で合焦点状態となるように
構成したが、これは光束外形が楕円又は受光部の分割線
に垂直な焦線であっても同様に構成することが可能であ
る。さらには、非点収差の発生しない光学系によってビ
ーム径を測定する方法でも同様に構成が可能である。
わち光束外形が円に近い状態で合焦点状態となるように
構成したが、これは光束外形が楕円又は受光部の分割線
に垂直な焦線であっても同様に構成することが可能であ
る。さらには、非点収差の発生しない光学系によってビ
ーム径を測定する方法でも同様に構成が可能である。
なお、上記実施例では、説明の簡単化のためにスポッ
ト形状を円形とし、光強度分布が一様であるものとした
が、光ビームにコマ収差等があり、スポット形状が円形
でない場合、又は光強度分布が一様でない場合にも、同
様の計算によって最適な光検出器の形状を定めることが
できる。また、b=c、β=γとしたが、β≠c、β≠
γでっても同様の効果を発揮するように構成することが
できる。さらには、受光面Aの出力に対する信号増幅率
αを1とし、増幅を行なわないように構成した場合につ
いて説明したが、増幅を行なっても良いことは勿論であ
る。
ト形状を円形とし、光強度分布が一様であるものとした
が、光ビームにコマ収差等があり、スポット形状が円形
でない場合、又は光強度分布が一様でない場合にも、同
様の計算によって最適な光検出器の形状を定めることが
できる。また、b=c、β=γとしたが、β≠c、β≠
γでっても同様の効果を発揮するように構成することが
できる。さらには、受光面Aの出力に対する信号増幅率
αを1とし、増幅を行なわないように構成した場合につ
いて説明したが、増幅を行なっても良いことは勿論であ
る。
また、上記実施例では、光検出器の受光面を3分割し
た場合について説明したが、これに限定されるものでは
なく、さらに分割数を増やしても、それらをまとめて上
記のように扱えることは勿論である。さらには、光検出
器の分割線上に感度がない場合や、光の漏れ込みが発生
する場合には、その量に応じて受光面積が実際上変化す
るので、これに対応して光検出器の形状を同様に決定す
ることができる。
た場合について説明したが、これに限定されるものでは
なく、さらに分割数を増やしても、それらをまとめて上
記のように扱えることは勿論である。さらには、光検出
器の分割線上に感度がない場合や、光の漏れ込みが発生
する場合には、その量に応じて受光面積が実際上変化す
るので、これに対応して光検出器の形状を同様に決定す
ることができる。
またさらに、上記実施例では、光検出器の各受光面の
全面を光の受光領域とし、各受光面の幅を決定するよう
にしたが、光路中に光ビームの一部を遮蔽する制限手段
を設けて光検出器の受光領域を制限しても良く、この場
合には各受光領域の幅を決定することによって同様の効
果が得られる。
全面を光の受光領域とし、各受光面の幅を決定するよう
にしたが、光路中に光ビームの一部を遮蔽する制限手段
を設けて光検出器の受光領域を制限しても良く、この場
合には各受光領域の幅を決定することによって同様の効
果が得られる。
発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、受光面が少な
くとも3分割さた光検出器を用いる焦点誤差検出装置に
おいて、合焦状態において受光面上のスポット中心が受
光面中心から受光面の分割方向に偏位したときに焦点誤
差信号FEが所定の誤差許容値以下に収まるスポットの該
分割方向の偏位範囲(スポット許容偏位量範囲)が最大
となるように、各受光領域幅及び信号増幅率を決定した
ので、スポットの該分割方向の偏位に対して安定した焦
点誤差信号を得ることができる。
くとも3分割さた光検出器を用いる焦点誤差検出装置に
おいて、合焦状態において受光面上のスポット中心が受
光面中心から受光面の分割方向に偏位したときに焦点誤
差信号FEが所定の誤差許容値以下に収まるスポットの該
分割方向の偏位範囲(スポット許容偏位量範囲)が最大
となるように、各受光領域幅及び信号増幅率を決定した
ので、スポットの該分割方向の偏位に対して安定した焦
点誤差信号を得ることができる。
第1図は本発明の構成を示すブロック図、第2図は光検
出器の受光面に対して変化する光ビームスポットの4つ
の位置(A)〜(D)を示す図、第3図は光ビームスポ
ットの移動量に対する焦点誤差信号を両側の受光面の幅
に対して求めた特性図、第4図は中央の受光面の幅に対
して両側の受光面の幅を4通り〜に変化させた場合
を示す図、第5図はスポット半径を1としたときの幅a
に対する幅b,cの関係を示す図、第6図は非点収差法を
用いた光学系の一例を示す構成図、第7図は3分割光検
出器の信号処理系を示すブロック図、第8図(A)〜
(C)は非点収差法による光ビームスポットの受光面上
の形状変化を示す図、第9図(A)〜(C)はビーム径
測定法による光ビームスポットの受光面上の形状変化を
示す図、第10図は受光面A〜Cの幅が等しい光検出器と
光ビームスポットとの位置関係を示す図、第11図は第10
図の光検出器を用いた場合における光ビームスポットの
離間量に対する第7図の各部の出力レベルの変化を示す
図、第12図は受光面Aの幅に対して受光面B,Cの幅が大
なる光検出器と光ビームスポットとの位置関係を示す
図、第13図は第12図の光検出器を用いた場合における光
ビームスポットの離間量に対する第7図の各部の出力レ
ベルの変化を示す図である。 主要部分の符号の説明 1……光源、2……ビームスプリッタ 3……集光レンズ 5……シリンドリカルレンズ 6……光検出器、A……中央の受光面 B,C……両側の受光面
出器の受光面に対して変化する光ビームスポットの4つ
の位置(A)〜(D)を示す図、第3図は光ビームスポ
ットの移動量に対する焦点誤差信号を両側の受光面の幅
に対して求めた特性図、第4図は中央の受光面の幅に対
して両側の受光面の幅を4通り〜に変化させた場合
を示す図、第5図はスポット半径を1としたときの幅a
に対する幅b,cの関係を示す図、第6図は非点収差法を
用いた光学系の一例を示す構成図、第7図は3分割光検
出器の信号処理系を示すブロック図、第8図(A)〜
(C)は非点収差法による光ビームスポットの受光面上
の形状変化を示す図、第9図(A)〜(C)はビーム径
測定法による光ビームスポットの受光面上の形状変化を
示す図、第10図は受光面A〜Cの幅が等しい光検出器と
光ビームスポットとの位置関係を示す図、第11図は第10
図の光検出器を用いた場合における光ビームスポットの
離間量に対する第7図の各部の出力レベルの変化を示す
図、第12図は受光面Aの幅に対して受光面B,Cの幅が大
なる光検出器と光ビームスポットとの位置関係を示す
図、第13図は第12図の光検出器を用いた場合における光
ビームスポットの離間量に対する第7図の各部の出力レ
ベルの変化を示す図である。 主要部分の符号の説明 1……光源、2……ビームスプリッタ 3……集光レンズ 5……シリンドリカルレンズ 6……光検出器、A……中央の受光面 B,C……両側の受光面
Claims (3)
- 【請求項1】1方向において少なくとも3分割された受
光面を有し、被検出面上に集光レンズを介して照射され
かつ前記被検出面を経た光ビームを受光する光検出器を
備え、中央の受光面Aの受光出力をPA、その両側の受光
面B,Cの各受光出力をPB,PCとし、各受光出力PA,PB,P
Cに対する信号増幅率をそれぞれα,β,γとしたと
き、αPA−(βPB+γPC)なる演算式に基づいて前記集
光レンズの被検出面での焦点誤差を検出してこれに応じ
た焦点誤差信号FEを出力する焦点誤差検出装置であっ
て、 前記受光面A,B,Cの分割方向における受光領域幅をそれ
ぞれa,b,cとした場合、合焦状態において前記焦点誤差
信号FEの値が所定の誤差許容値FE0を超えないことを満
たす前記光検出器の受光面上の光ビームスポット中心の
受光面中心からの前記分割方向における偏位量範囲dCが
最大となるように各受光領域幅a,b,cをそれぞれ選定し
たことを特徴とする焦点誤差検出装置。 - 【請求項2】合焦状態にあってかつ前記光ビームスポッ
トの中心が前記受光面中心に位置するときのαPAが所定
値を示し、かつ前記光検出器の受光面上の前記光ビーム
スポットの直径よりも小さい、ことを満たすaに対し、 合焦状態において前記焦点誤差信号FEの値が所定の誤差
許容値FE0を越えないことを満たす前記光検出器の受光
面上の光ビームスポット中心の受光面中心からの前記分
割方向における偏位量範囲dCが最大となるようにb,c及
びβ,γをそれぞれ選定したことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の焦点誤差検出装置。 - 【請求項3】1方向において少なくとも3分割された受
光面を有し、被検出面上に集光レンズを介して照射され
かつ前記被検出面を経た光ビームを受光する光検出器を
備え、中央の受光面Aの受光出力をPA、その両側の受光
面B,Cの各受光出力をPB,PCとし、各受光出力PA,PB,P
Cに対する信号増幅率をそれぞれα,β,γとしたと
き、αPA−(βPB+γPC)なる演算式に基づいて前記集
光レンズの被検出面での焦点誤差を検出してこれに応じ
た焦点誤差信号FEを出力する焦点誤差検出装置における
前記受光面各々の分割方向における受光領域幅を選定す
る方法であって、 前記受光面A,B,Cの分割方向における受光領域幅をそれ
ぞれa,b,cとした場合、合焦状態において前記焦点誤差
信号FEの値が所定の誤差許容値FE0を越えないことを満
たす前記光検出器の受光面上の光ビームスポット中心の
受光面中心からの前記分割方向における偏位量範囲dCが
最大となるように各受光領域幅a,b,cをそれぞれ選定す
ることを特徴とする焦点誤差検出装置における光検出器
の受光領域幅選定方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62002160A JP2596545B2 (ja) | 1987-01-07 | 1987-01-07 | 焦点誤差検出装置及びこれに用いられる光検出器の受光領域幅の選定方法 |
US07/141,394 US4920527A (en) | 1987-01-07 | 1988-01-07 | Focusing error detection apparatus |
FR8800113A FR2609348B1 (fr) | 1987-01-07 | 1988-01-07 | Appareil de detection d'erreur de mise au point |
DE3800255A DE3800255A1 (de) | 1987-01-07 | 1988-01-07 | Fokusfehlerdetektor fuer ein plattenabspielgeraet |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62002160A JP2596545B2 (ja) | 1987-01-07 | 1987-01-07 | 焦点誤差検出装置及びこれに用いられる光検出器の受光領域幅の選定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63168842A JPS63168842A (ja) | 1988-07-12 |
JP2596545B2 true JP2596545B2 (ja) | 1997-04-02 |
Family
ID=11521603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62002160A Expired - Lifetime JP2596545B2 (ja) | 1987-01-07 | 1987-01-07 | 焦点誤差検出装置及びこれに用いられる光検出器の受光領域幅の選定方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4920527A (ja) |
JP (1) | JP2596545B2 (ja) |
DE (1) | DE3800255A1 (ja) |
FR (1) | FR2609348B1 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5126988A (en) * | 1989-05-22 | 1992-06-30 | Nhk Spring Co., Ltd. | Optical head structure |
CA2012401C (en) * | 1989-05-26 | 1994-05-10 | Anthony G. Dewey | Focus-error detection using prism-enhanced spot size monitoring |
JP2795528B2 (ja) * | 1990-07-25 | 1998-09-10 | パイオニア株式会社 | 信号検出装置 |
US20050068864A1 (en) * | 1999-07-08 | 2005-03-31 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and apparatus for tracking error detection in optical disk driver |
KR100750093B1 (ko) * | 2000-10-12 | 2007-08-21 | 삼성전자주식회사 | 광픽업용 디포커스 에러신호 검출장치 및 방법 및 이를채용한 시크 방향 검출장치 및 방법 |
KR100354771B1 (ko) * | 2000-12-28 | 2002-10-05 | 삼성전자 주식회사 | 기록매체 두께 변화 검출 및/또는 그 두께 변화에 의해발생된 구면수차 보정 가능한 광픽업장치 |
KR100408284B1 (ko) * | 2001-05-19 | 2003-12-03 | 삼성전자주식회사 | 광디스크 재생방법 및 장치 |
CN100524477C (zh) * | 2002-10-02 | 2009-08-05 | 松下电器产业株式会社 | 光盘装置和方法 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54124705A (en) * | 1978-03-20 | 1979-09-27 | Teac Corp | Optical reproducer |
JPS5752006A (en) * | 1980-08-19 | 1982-03-27 | Olympus Optical Co Ltd | Method and device for detecting focus |
JPS59147306A (ja) * | 1983-02-10 | 1984-08-23 | Sony Corp | フオ−カス誤差検出装置 |
JPS59221835A (ja) * | 1983-05-31 | 1984-12-13 | Sony Corp | フオ−カス誤差検出装置 |
JPS601632A (ja) * | 1983-06-18 | 1985-01-07 | Mitsubishi Electric Corp | 光学式情報記録再生装置 |
JPS6055521A (ja) * | 1983-09-05 | 1985-03-30 | Mitsubishi Electric Corp | 光デイスクヘツドの自動焦点調節装置 |
JPS6070924U (ja) * | 1983-10-19 | 1985-05-20 | パイオニア株式会社 | 焦点誤差検出装置 |
JPS60131648A (ja) * | 1983-12-19 | 1985-07-13 | Toshiba Corp | 光学ヘツド |
JPS60185230A (ja) * | 1984-03-02 | 1985-09-20 | Pioneer Electronic Corp | 焦点誤差検出装置 |
JPS60217534A (ja) * | 1984-04-11 | 1985-10-31 | Mitsubishi Electric Corp | 焦点検出装置 |
US4724533A (en) * | 1984-06-15 | 1988-02-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical head |
US4742218A (en) * | 1985-03-11 | 1988-05-03 | Hitachi, Ltd. | Focus error detection apparatus utilizing focusing an front and rear sides of focal planes |
EP0261545A1 (de) * | 1986-09-17 | 1988-03-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Detektoranordnung zum Ermitteln des Fokussierfehlers bei einem optischen Datenspeicher |
JPH0626972Y2 (ja) * | 1986-10-03 | 1994-07-20 | パイオニア株式会社 | 光学式ピツクアツプ装置 |
-
1987
- 1987-01-07 JP JP62002160A patent/JP2596545B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-01-07 DE DE3800255A patent/DE3800255A1/de active Granted
- 1988-01-07 FR FR8800113A patent/FR2609348B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1988-01-07 US US07/141,394 patent/US4920527A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4920527A (en) | 1990-04-24 |
FR2609348B1 (fr) | 1994-02-11 |
FR2609348A1 (fr) | 1988-07-08 |
DE3800255A1 (de) | 1988-08-04 |
JPS63168842A (ja) | 1988-07-12 |
DE3800255C2 (ja) | 1990-06-28 |
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