JP2609606B2 - Optical pickup objective lens position detector - Google Patents

Optical pickup objective lens position detector

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光メモリに用いられる光ピックアップの対
物レンズ位置検出装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an objective lens position detecting device of an optical pickup used for an optical memory.

(発明の背景) 光メモリ等に用いられる光ピックアップの位置制御と
しては、ディスク7の上下動に対して光ピックアップの
対物レンズとディスクの距離を一定に保つためのフォー
カシングサーボと、ディスクのトラックの偏心に対して
レーザービームを追従させるためのトラッキングサーボ
の2つが必要である。
(Background of the Invention) Position control of an optical pickup used for an optical memory or the like includes a focusing servo for keeping a distance between an objective lens of the optical pickup and the disk constant with respect to a vertical movement of the disk 7, and an eccentricity of a track of the disk. Tracking servo for making the laser beam follow the laser beam is required.

このような位置制御の一種に、対物レンズ自体の位置
検出を行わない方法がある。しかし、この方法によれ
ば、トラッキングやフォーカシングにより対物レンズが
中立位置からずれると、トラッキングエラー信号やフォ
ーカシングエラー信号に従って対物レンズが移動して、
オフセットを生ずることになり好ましくない。
One type of such position control is a method in which the position of the objective lens itself is not detected. However, according to this method, if the objective lens deviates from the neutral position due to tracking or focusing, the objective lens moves according to the tracking error signal or the focusing error signal,
An offset is generated, which is not preferable.

そこで、このようなオフセットを除去して高精度の位
置制御を行うためには、対物レンズ自体の位置を検出す
る必要がある。
Therefore, in order to perform such high-accuracy position control by removing such offset, it is necessary to detect the position of the objective lens itself.

対物レンズの位置を検出する方法は、ひずみゲージや
圧電素子を用いる接触形と、光を用いる非接触形とに大
別できる。
Methods for detecting the position of the objective lens can be broadly classified into a contact type using a strain gauge or a piezoelectric element and a non-contact type using light.

ところが、前者の方法は検出器によってアクチュエー
タの特性が変化するという欠点がある。又、2次元アク
チュエータの場合、フォーカスの変位とトラックの変位
がクロストークすることから、それぞれの変位を検出す
るためには変換処理が必要になる。
However, the former method has a disadvantage that the characteristics of the actuator are changed by the detector. In the case of a two-dimensional actuator, since a focus displacement and a track displacement crosstalk, a conversion process is required to detect each displacement.

これに対し、後者の方法によれば、前者のような不都
合を生じることはなく、高精度の位置検出が行える。
On the other hand, according to the latter method, the inconvenience of the former does not occur, and highly accurate position detection can be performed.

第7図は従来の非接触形の位置検出装置の一例を示す
構成図であり、(a)は平面図、(b)は側面図、
(c)は(a)のA−A断面図である。図において、1
は対物レンズ2が固着されたホルダであり、ホルダー1
は、中心部分の軸3に沿って上下方向に平行移動するこ
とによりフォーカシングを行い、軸3を中心に回転する
ことによりトラッキングを行う。該ホルダ1の外周の一
部には軸方向に延設部4が突設され、該延設部4には軸
方向にスリット5が穿設されている。6は光源を含む光
学系、7は半導体位置検出素子であり、これら光学糸6
及び半導体位置検出素子7はスリット5を挟むようにし
て対向配置されている。
FIG. 7 is a configuration diagram showing an example of a conventional non-contact type position detecting device, in which (a) is a plan view, (b) is a side view,
(C) is an AA sectional view of (a). In the figure, 1
Is a holder to which the objective lens 2 is fixed, and the holder 1
Performs focusing by moving in parallel in the vertical direction along the axis 3 of the central portion, and performs tracking by rotating about the axis 3. An extended portion 4 is protruded in the axial direction from a part of the outer periphery of the holder 1, and a slit 5 is formed in the extended portion 4 in the axial direction. Reference numeral 6 denotes an optical system including a light source, and 7 denotes a semiconductor position detecting element.
The semiconductor position detecting element 7 is arranged to face the slit 5 with the slit 5 interposed therebetween.

第8図は第7図の要部構成図であり、(a)は対物レ
ンズ2が基準位置にある状態を示し、(b)はトラッキ
ングを実行するためにホルダ1が基準位置から回転した
状態を示している。図において、8は光源として用いら
れる発光ダイオード、9は該発光ダイオード8の出力光
をスリット5に入射するために平行光に変換するレンズ
である。
FIG. 8 is a view showing a main part of FIG. 7, wherein (a) shows a state in which the objective lens 2 is at a reference position, and (b) shows a state in which the holder 1 is rotated from the reference position to execute tracking. Is shown. In the figure, reference numeral 8 denotes a light emitting diode used as a light source, and 9 denotes a lens for converting output light of the light emitting diode 8 into parallel light to enter the slit 5.

第9図はこのような装置で用いる半導体位置検出素子
7の概念図である。該半導体位置検出素子7には長さ2L
の受光面が形成され、長手方向の両端には出力端子X1
X2が設けられている。このような構成において、中心位
置から右側にxの距離に光スポットが照射されたものと
すると、端子X1,X2から出力される検出電流I1,I2と光
スポット位置との間には、 (I2−I1)/(I1+I2)=x/L… (1) の関係が成り立つ。従って、検出電流I1,I2及び受光面
の長さLから光スポットの位置xを求めることができ
る。尚、光スポットが拡がっている場合でも、光スポッ
トの輝度重心をxとして求めることができる。
FIG. 9 is a conceptual diagram of the semiconductor position detecting element 7 used in such an apparatus. The semiconductor position detecting element 7 has a length of 2L.
Are formed, and output terminals X 1 ,
X 2 is provided. In such a configuration, the distance x to the right from the central position when it is assumed that the light spot is irradiated, between the detected current I 1, I 2 and a light spot position of the output from the terminal X 1, X 2 Satisfies the following relationship: (I 2 −I 1 ) / (I 1 + I 2 ) = x / L (1) Therefore, the position x of the light spot can be obtained from the detection currents I 1 and I 2 and the length L of the light receiving surface. Note that even when the light spot is widened, the luminance center of gravity of the light spot can be obtained as x.

又、検出電流I1,I2と受光面の長さL及び光スポット
の位置xの間には、 log I1/I2∝x/L …(2) の関係も成り立つ。そして、このような(2)式によれ
ば、(1)式に比べて演算回路の簡略化が図れる。
Also, the relationship of log I 1 / I 2 ∝x / L (2) holds between the detection currents I 1 and I 2 , the length L of the light receiving surface, and the position x of the light spot. According to the equation (2), the operation circuit can be simplified as compared with the equation (1).

第10図は(2)式の演算を行う演算回路の一例を示す
回路図である。図において、10は検出電流I1を電圧に変
換するI/V変換回路、11は検出電流I2を電圧に変換するI
/V変換回路である。I/V変換回路10の変換電圧は対数増
幅器12に加えられて対数圧縮され、I/V変換回路11の変
換電圧は対数増幅器13に加えられて対数圧縮される。そ
して、これら各対数増幅器12,13の出力信号は差動増幅
器14に加えられて差動増幅されることになる。
FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of an arithmetic circuit for performing the operation of equation (2). In FIG, I / V conversion circuit for converting the detected current I 1 to the voltage 10, 11 converts the detected current I 2 to the voltage I
/ V conversion circuit. The converted voltage of the I / V conversion circuit 10 is applied to a logarithmic amplifier 12 to be logarithmically compressed, and the converted voltage of the I / V conversion circuit 11 is applied to a logarithmic amplifier 13 to be logarithmically compressed. The output signals of the logarithmic amplifiers 12 and 13 are applied to the differential amplifier 14 and differentially amplified.

第11図は従来の非接触形の位置検出装置の他の例を示
す構成図であり、第7図と同一部分には同一の符号を付
けて再説明は省略する。図において、15はホルダ1の外
周の一部に配設された反射板であり、該反射板15は光学
系6の光源から入射される光を反射して半導体位置検出
素子7に入射させる。尚、(a)は対物レンズ2が基準
位置にある状態を示し、(b)はトラッキングを実行す
るためにホルダ1が基準位置から回転した状態を示して
いる。
FIG. 11 is a block diagram showing another example of a conventional non-contact type position detecting device. The same parts as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals and the description thereof will not be repeated. In the figure, reference numeral 15 denotes a reflector disposed on a part of the outer periphery of the holder 1. The reflector 15 reflects light incident from the light source of the optical system 6 and causes the light to enter the semiconductor position detecting element 7. (A) shows a state where the objective lens 2 is at the reference position, and (b) shows a state where the holder 1 is rotated from the reference position to execute tracking.

(発明が解決しようとする問題点) しかし、これら従来の非接触形の位置検出装置では、
検出精度を高めるためには第8図に示すように光源8の
出力光をレンズ9で平行光に変換しなければならない。
この結果、部品点数が増加してコストが高くなり、小型
化が図りにくくなる。
(Problems to be solved by the invention) However, in these conventional non-contact type position detecting devices,
In order to increase the detection accuracy, the output light of the light source 8 must be converted into parallel light by a lens 9 as shown in FIG.
As a result, the number of parts increases, the cost increases, and miniaturization becomes difficult.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、部品点数が少なく、比較的安価で、小型化が
図れ、高精度の位置検出が行える非接触形の光ピックア
ップの対物レンズ位置検出装置を実現することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a non-contact type optical pickup which has a small number of parts, is relatively inexpensive, can be miniaturized, and can perform highly accurate position detection. An object of the present invention is to realize a lens position detecting device.

(問題点を解決するための手段) 前記した問題点を解決する本発明は、光ピックアップ
を構成する対物レンズの有効径外の一部に設けられ、対
物レンズの有効径外に広がるレーザビームの一部を反射
する反射板と、該反射板で反射されるレーザビームを検
出することで、前記対物レンズの光軸に垂直な方向にお
ける前記対物レンズの位置に関連した信号を出力する光
電変換素子とで構成されたことを特徴とする光ピックア
ップの対物レンズ位置検出装置である。
(Means for Solving the Problems) The present invention for solving the above problems is provided in a part of the objective lens constituting the optical pickup, which is outside the effective diameter of the objective lens. A reflecting plate that partially reflects, and a photoelectric conversion element that outputs a signal related to the position of the objective lens in a direction perpendicular to the optical axis of the objective lens by detecting a laser beam reflected by the reflecting plate And an objective lens position detecting device for the optical pickup.

(作用) 対物レンズの有効径外の一部に、対物レンズの有効径
外に広がるレーザビームの一部を反射する反射板が設け
られているため、トラッキングサーボを用いる際の対物
レンズの位置(光軸に垂直な方向における位置)を簡易
な構成で検出することが可能になる。従って、従来のよ
うな位置検出のための光学系を別途設けなくてもよい。
(Operation) Since a reflector that reflects a part of the laser beam spread out of the effective diameter of the objective lens is provided in a part outside the effective diameter of the objective lens, the position of the objective lens when using the tracking servo ( Position in the direction perpendicular to the optical axis) can be detected with a simple configuration. Therefore, it is not necessary to separately provide an optical system for position detection as in the related art.

(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す構成図であり、第7
図と同一部分には同一符号を付けている。図において、
16は対物レンズ2の開口よりも広いビーム径を有するレ
ーザビームであり、17はディスクである。18は対物レン
ズ2の有効径外の一部に固着された反射板であり対物レ
ンズ2の入射面に対してある角度を形成するようにして
斜めに固着されている。19は反射板18で反射され半導体
位置検出素子7に入射される位置検出用ビームである。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG.
The same parts as those in the drawings are denoted by the same reference numerals. In the figure,
Reference numeral 16 denotes a laser beam having a beam diameter wider than the aperture of the objective lens 2, and reference numeral 17 denotes a disk. Reference numeral 18 denotes a reflector fixed to a part outside the effective diameter of the objective lens 2, which is fixed obliquely so as to form a certain angle with respect to the incident surface of the objective lens 2. Reference numeral 19 denotes a position detecting beam reflected by the reflecting plate 18 and incident on the semiconductor position detecting element 7.

第2図は第1図の動作説明図であってディスク17側か
ら対物レンズ2を見た状態を示したものであり、(a)
は対物レンズ2が基準位置にある状態を示し、(b)は
トラッキングのために対物レンズ2が基準位置から移動
した状態を示している。第2図から明らかなように、対
物レンズ2の移動に伴って反射板18も移動することか
ら、半導体位置検出素子7に入射する位置検出用ビーム
19の入射位置も変化することになり、従来と同様に対物
レンズ2の位置を検出することができる。
FIG. 2 is an explanatory view of the operation of FIG. 1, showing a state in which the objective lens 2 is viewed from the disk 17 side.
Shows a state where the objective lens 2 is at the reference position, and (b) shows a state where the objective lens 2 has moved from the reference position for tracking. As is apparent from FIG. 2, since the reflecting plate 18 also moves with the movement of the objective lens 2, the position detecting beam incident on the semiconductor position detecting element 7
The position of incidence 19 also changes, and the position of the objective lens 2 can be detected as in the conventional case.

第3図は本発明の他の実施例を示す構成図であり、第
1図と同一部分には同一符号を付けている。図におい
て、反射板18は対物レンズ2の入射面と平行に固着され
ていて、半導体位置検出素子7はビームスプリッタ20を
介して図示しない信号読取系に入射されるもどりビーム
21の光路中に配置されている。このように構成される場
合の動作も同様であり、その説明は省略するが、本実施
例においては、フォーカスのための対物レンズの移動の
影響を受けることなく位置検出を行うことができる。
FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In the figure, a reflecting plate 18 is fixed in parallel with the incident surface of the objective lens 2, and a semiconductor position detecting element 7 returns a return beam incident on a signal reading system (not shown) via a beam splitter 20.
It is located in 21 light paths. The operation in such a configuration is the same, and the description thereof is omitted. However, in this embodiment, the position can be detected without being affected by the movement of the objective lens for focusing.

尚、半導体位置検出素子7は、第4図に示すような2
次元構造のものであってもよい。このような2次元の半
導体位置検出素子7bを用いることにより、フォーカシン
グ,トラッキングの各方向の位置を高精度に検出するこ
とができる。この場合の動作原理も前述の1次元構造と
同様である。即ち、2L×2Lの受光面の中心位置からx,y
の位置に光スポットが照射されたものとすると、4端子
x1,x2,y1,y2から出力される検出電流Ix1,Ix2,I
y1,Iy2と光スポットの位置x,yとの間には、 (Ix2−Ix1)/(Ix1+Ix2)=x/L 及び (Iy2−Iy1)/(Iy1+Iy2)=y/L の関係が成り立つことになり、受光面の長さL及び検出
電流Ix1,Ix2,Iy1,Iy2から光スポットの位置x,yを求
めることができる。そして、光スポットが拡がっている
場合でも輝度重心をx,yとして求めることができる。
Incidentally, the semiconductor position detecting element 7 has a structure as shown in FIG.
It may have a dimensional structure. By using such a two-dimensional semiconductor position detecting element 7b, the position in each of the focusing and tracking directions can be detected with high accuracy. The operation principle in this case is also the same as the one-dimensional structure described above. That is, x, y from the center position of the light receiving surface of 2L × 2L
Assuming that a light spot is irradiated at the position of
Detection currents Ix 1 , Ix 2 , Ix output from x 1 , x 2 , y 1 , y 2
y 1, Iy 2 and the light spot position x, between the y is, (Ix 2 -Ix 1) / (Ix 1 + Ix 2) = x / L and (Iy 2 -Iy 1) / ( Iy 1 + Iy 2) = relationship y / L will be is established, the length of the light-receiving surface L and the detected current Ix 1, Ix 2, Iy 1, the position x of the light spot from the Iy 2, it can be obtained y. Then, even when the light spot is spread, the luminance center of gravity can be obtained as x and y.

第5図は半導体位置検出素子7の位置検出信号に基づ
いてトラックオフセットを補正するための具体回路例図
である。図において、22はプッシュプル法によるディス
クからのレーザ反射光を検出する2分割フォトダイオー
ドであり、該2分割フォトダイオード22の検出信号は差
動増幅器23に加えられている。誤差動増幅器23は2分割
フォトダイオード22の検出信号に基づいてトラッキング
エラー信号を演算し、トラッキングアクチュエータの駆
動回路24に加える。該駆動回路24は、差動増幅器23から
出力されるトラッキングエラー信号が零になるようにト
ラッキングアクチュエータを駆動する。一方、半導体位
置検出素子7からは対物レンズの移動に応じた検出電流
が出力され、演算回路25に加えられる。該演算回路25と
しては、第10図に示すような回路を用いる。そして、該
演算回路25からは、対物レンズ2の位置に応じた位置信
号がオフセット補正回路26に出力される。該オフセット
補正回路26は、位置信号を対物レンズの移動に伴って発
生するオフセット量に変換した後、その補正量を差動増
幅器23に出力する。
FIG. 5 is a specific circuit example diagram for correcting a track offset based on a position detection signal of the semiconductor position detection element 7. In the figure, reference numeral 22 denotes a two-division photodiode for detecting a laser reflected light from a disk by the push-pull method, and a detection signal of the two-division photodiode 22 is applied to a differential amplifier 23. An error amplifier 23 calculates a tracking error signal based on the detection signal of the two-division photodiode 22 and applies the calculated signal to a tracking actuator drive circuit 24. The drive circuit 24 drives the tracking actuator so that the tracking error signal output from the differential amplifier 23 becomes zero. On the other hand, a detection current corresponding to the movement of the objective lens is output from the semiconductor position detection element 7 and applied to the arithmetic circuit 25. As the arithmetic circuit 25, a circuit as shown in FIG. 10 is used. Then, the arithmetic circuit 25 outputs a position signal corresponding to the position of the objective lens 2 to the offset correction circuit 26. The offset correction circuit 26 converts the position signal into an offset generated according to the movement of the objective lens, and then outputs the correction to the differential amplifier 23.

これにより、差動増幅器23はオフセット補正回路26か
ら加えられる補正量を含めて差動演算を行い、トラッキ
ングエラー信号を駆動回路24に出力することになる。
As a result, the differential amplifier 23 performs a differential operation including the correction amount applied from the offset correction circuit 26, and outputs a tracking error signal to the drive circuit 24.

尚、第5図ではトラッキングについて説明したが、フ
ォーカシングについても同様なオフセット補正を行うこ
とができる。
Although the tracking is described in FIG. 5, the same offset correction can be performed for the focusing.

又、有限光学系においては、フォーカシング方向につ
いても、対物レンズの移動に伴い、オフセットが発生す
る。これを補正するためには、トラッキングの場合と同
様な位置検出を行えばよい。第6図は、このような装置
の具体例の動作説明図であり、(a)は(b)よりも対
物レンズ2が下がった状態でオンフォーカスしている状
態を示している。ここで、半導体位置検出素子として
は、第4図に示すような2次元構造のもの7bを用いてい
る。これにより、フォーカシングとトラッキングの両方
向において対物レンズ2の位置を検出することができ
る。
In a finite optical system, an offset occurs in the focusing direction as the objective lens moves. In order to correct this, position detection similar to the case of tracking may be performed. FIGS. 6A and 6B are explanatory diagrams of the operation of a specific example of such a device, and FIG. 6A shows a state in which the objective lens 2 is on-focus with the objective lens 2 lowered from that in FIG. Here, a semiconductor position detecting element 7b having a two-dimensional structure as shown in FIG. 4 is used. Thus, the position of the objective lens 2 can be detected in both the focusing and tracking directions.

更に、上記実施例では、光電変換素子として半導体位
置検出素子を用いる例を示したが、例えば2分割フォト
ダイオードや4分割フォトダイオードを用いてもよい。
Furthermore, in the above embodiment, an example in which a semiconductor position detecting element is used as a photoelectric conversion element has been described. However, for example, a two-division photodiode or a four-division photodiode may be used.

又、対物レンズがプラスチックレンズの場合、レンズ
と反射部を一体的に形成し、反射部に反射用の膜を形成
することで、反射板を構成することもできる。
When the objective lens is a plastic lens, the reflection plate can be formed by integrally forming the lens and the reflection portion and forming a reflection film on the reflection portion.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明によれば、光ピッ
クアップの対物レンズの位置を検出するための光源を別
途設けることなく光ピックアップ自体のレーザビームを
用いて高精度に位置検出を行うことができ、位置検出装
置の部品点数の削減,低コスト化,小型化が図れる。
(Effects of the Invention) As described above in detail, according to the present invention, the position of the objective lens of the optical pickup can be accurately determined by using the laser beam of the optical pickup itself without separately providing a light source for detecting the position of the objective lens. Detection can be performed, and the number of components of the position detection device can be reduced, cost can be reduced, and the size can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は動作
説明図、第3図は本発明の他の実施例を示す構成図、第
4図は2次元構造の半導体位置検出素子の説明図、第5
図はトラックオフセットを補正するための回路例図、第
6図は本発明の他の実施例を示す構成図、第7図は従来
の装置の一例を示す構成図、第8図は第7図の要部構成
図、第9図は1次元構造の半導体位置検出素子の説明
図、第10図は位置演算回路例図、第11図は従来の位置の
他の例を示す構成図である。 2…対物レンズ 7,7b…半導体位置検出素子(光電変換素子) 16…レーザービーム、17…ディスク 18…反射板 19…位置検出用ビーム 20…ビームスプリッタ 21…もどりビーム
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an operation explanatory diagram, FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a semiconductor position detection of a two-dimensional structure. Explanatory drawing of element, fifth
FIG. 6 is a circuit diagram for correcting a track offset, FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment of the present invention, FIG. 7 is a block diagram showing an example of a conventional device, and FIG. 8 is FIG. 9 is an explanatory view of a semiconductor position detecting element having a one-dimensional structure, FIG. 10 is a view showing an example of a position calculation circuit, and FIG. 11 is a view showing another example of a conventional position. 2: Objective lens 7, 7b: Semiconductor position detecting element (photoelectric conversion element) 16: Laser beam, 17: Disk 18, Reflector 19, Position detecting beam 20, Beam splitter 21, Return beam

フロントページの続き (72)発明者 村上 清貴 日野市さくら町1番地 小西六写真工業 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭53−64503(JP,A) 特開 昭62−52738(JP,A) 特開 昭61−59631(JP,A) 特開 昭61−280032(JP,A)Continuation of the front page (72) Inventor Kiyotaka Murakami 1 Sakuracho, Hino City Konishi Roku Photo Industry Co., Ltd. (56) References JP-A-53-64503 (JP, A) JP-A-62-52738 (JP, A) JP-A-61-59631 (JP, A) JP-A-61-280032 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光ピックアップを構成する対物レンズの有
効径外の一部に設けられ、対物レンズの有効径外に広が
るレーザビームの一部を反射する反射板と、 該反射板で反射されるレーザビームを検出することによ
り、前記対物レンズの光軸に垂直な方向における前記対
物レンズの位置に関連した信号を出力する光電変換素子
とで構成されたことを特徴とする光ピックアップの対物
レンズ位置検出装置。
A reflector provided on a part of the objective lens constituting the optical pickup outside the effective diameter of the objective lens, for reflecting a part of the laser beam spread out of the effective diameter of the objective lens, and reflected by the reflector; An objective lens position of an optical pickup, comprising: a photoelectric conversion element that detects a laser beam and outputs a signal related to a position of the objective lens in a direction perpendicular to an optical axis of the objective lens. Detection device.
JP62083668A 1987-04-03 1987-04-03 Optical pickup objective lens position detector Expired - Fee Related JP2609606B2 (en)

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