JP2760848B2 - Focus position detection device and focus control device - Google Patents

Focus position detection device and focus control device

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JP2760848B2
JP2760848B2 JP16664589A JP16664589A JP2760848B2 JP 2760848 B2 JP2760848 B2 JP 2760848B2 JP 16664589 A JP16664589 A JP 16664589A JP 16664589 A JP16664589 A JP 16664589A JP 2760848 B2 JP2760848 B2 JP 2760848B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本発明は、光ビームの焦点位置を検出する焦点位置検
出装置、その検出信号を用いて光ビームの焦点位置を制
御する焦点制御装置、および光の偏光状態を検出する偏
光検出結像光学系に関する。特に、デイスク、テープの
ような移動する情報記録媒体に記録された情報を光学的
に読み取り及び/又は書き込む光学的情報処理装置に用
いて好適な焦点位置検出装置および焦点制御装置に関す
る。
The present invention relates to a focus position detection device that detects a focus position of a light beam, a focus control device that controls a focus position of the light beam using the detection signal, and a polarization detection imaging optical system that detects a polarization state of light. . In particular, the present invention relates to a focus position detection device and a focus control device suitable for use in an optical information processing device that optically reads and / or writes information recorded on a moving information recording medium such as a disk or a tape.

【従来の技術】[Prior art]

高密度に記録されたデータの光学的読み取りは精度の
点で技術的な問題があり、情報記録媒体と読取り/記録
再生装置を光ビームの光軸方向に関して相対的に位置決
めすることを目的とした焦点制御装置が、これまでにい
ろいろと提案されている。 例えば、特開昭57−108811号には、記録媒体から反射
される検出光の一部を遮断するように配置されたマスク
と、記録媒体が変動して該記録媒体を照射する照射光の
焦点が記録媒体上からずれた時に誤差信号を出す光電変
換装置とを用い、焦点ずれを検出光の回転として検出す
る像回転検出方式の焦点位置検出装置が提案されてい
る。 他の焦点位置検出装置として、検出光の光路に非点収
差素子を挿入し、4つのセクタに分割された光検出器の
受光する光パターンの変化によって焦点位置を検出す
る、いわゆる非点収差方式の検出装置も提案されている
(例えば、特開昭50−104539号参照)。
Optical reading of data recorded at high density has a technical problem in terms of accuracy, and is aimed at positioning the information recording medium and the reading / recording / reproducing apparatus relatively in the optical axis direction of the light beam. Various focus control devices have been proposed. For example, JP-A-57-108811 discloses a mask arranged so as to block a part of detection light reflected from a recording medium, and a focus of irradiation light for irradiating the recording medium with the recording medium fluctuating. There has been proposed an image rotation detection type focus position detection apparatus that detects an out-of-focus state as rotation of detection light by using a photoelectric conversion apparatus that outputs an error signal when the image data is displaced from a recording medium. As another focus position detection device, a so-called astigmatism method in which an astigmatism element is inserted into an optical path of detection light and a focus position is detected by a change in a light pattern received by a photodetector divided into four sectors. (For example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-104539).

【発明が解決しようとする課題】 上記像回転による焦点位置検出は、記録媒体の結果に
対する感受性が強く、正しい誤差信号を検出するために
は、反射光によって光検出器上に形成される光点の安定
性が不可欠である。一方、非点収差による焦点位置検出
は、4分割光検出器と検出光との位置合わせ調整を厳密
に行う必要がある。 本発明の一つの目的は、検出光の強度分布変化の影響
が無く、検出光の偏光状態によって焦点ずれを検出でき
る焦点位置検出装置を提供することである。 本発明の他の目的は、検出光の偏光状態によって焦点
ずれを検出でき、光学系と光検出手段との位置調整が容
易な焦点制御装置を提供することである。 本発明の別の目的は、入射する光の偏光状態によって
その結像特性が異なる偏光検出結像光学系を提供するこ
とである。
The focus position detection by the image rotation is highly sensitive to the result of the recording medium, and in order to detect a correct error signal, a light spot formed on the photodetector by reflected light is required. Stability is essential. On the other hand, focus position detection based on astigmatism requires strict adjustment of the alignment between the 4-split photodetector and the detection light. An object of the present invention is to provide a focus position detecting device that can detect a focus shift based on a polarization state of detection light without being affected by a change in intensity distribution of the detection light. Another object of the present invention is to provide a focus control device which can detect a focus shift based on the polarization state of detection light and can easily adjust the position between the optical system and the light detection means. Another object of the present invention is to provide a polarization detection imaging optical system having different imaging characteristics depending on the polarization state of incident light.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

本発明の焦点位置検出装置は、放射ビームを反射面上
に集光させる照射光学系と、その反射面から反射された
放射ビームの少なくとも一部分からなる反射ビームを取
り出す光学手段と、取り出された反射ビームの光路に配
設され該反射ビームの偏光状態応じて第1および第2の
結像面に反射ビームを集光する結像光学系と、これら第
1および第2の結像面の間の観察面に配設された検出手
段とを有し、この検出手段の出力から放射ビームの焦点
位置を検出することを特徴とする。 本発明の焦点制御装置は、放射ビームを反射面上に集
光させる照射光学系と、その反射面から反射された放射
ビームの少なくとも一部分からなる反射ビームを取り出
す光学手段と、取り出された反射ビームの光路に配設さ
れ該反射ビームの偏光状態応じて第1および第2の結像
面に反射ビームを集光する結像光学系と、これら第1お
よび第2の結像面の間の観察面に配設された検出手段
と、この検出手段の出力から放射ビームの焦点位置を制
御する制御信号を得る信号処理手段と、その制御信号に
応じて放射ビームの焦点位置を制御する制御手段とを有
することを特徴とする。 本発明の偏光検出結像光学系は、入射するビームの偏
光状態に応じて結像特性が変わることを特徴とし、例え
ば、光学複屈折材料からなるレンズを有することを特徴
とするする。
The focus position detecting device of the present invention comprises: an irradiation optical system for converging a radiation beam on a reflecting surface; an optical unit for extracting a reflected beam comprising at least a part of the radiation beam reflected from the reflecting surface; An imaging optical system that is disposed in the optical path of the beam and condenses the reflected beam on the first and second imaging planes according to the polarization state of the reflected beam; Detecting means disposed on the observation surface, and detecting a focus position of the radiation beam from an output of the detecting means. The focus control device according to the present invention comprises: an irradiation optical system for converging a radiation beam on a reflection surface; an optical unit for extracting a reflection beam composed of at least a part of the radiation beam reflected from the reflection surface; and the extracted reflection beam. And an imaging optical system disposed on the optical path for converging the reflected beam on the first and second image planes according to the polarization state of the reflected beam, and observing between the first and second image planes Detecting means arranged on the surface, signal processing means for obtaining a control signal for controlling the focal position of the radiation beam from the output of the detecting means, and control means for controlling the focal position of the radiation beam according to the control signal It is characterized by having. The polarization detection imaging optical system according to the present invention is characterized in that the imaging characteristics change according to the polarization state of the incident beam, and is characterized by having, for example, a lens made of an optically birefringent material.

【作用】[Action]

本発明では、検出光の偏光状態によって焦点ずれを検
出するので、検出光を受光する光検出器の全出力を用い
て焦点ずれを検出でき、検出光の強度分布変化の影響無
く安定に検出できる。しかも光検出器としては、受光す
る検出光の全光量を検出すれば良く、光検出器と検出光
との位置合わせ調整も容易である。したがって、光検出
器面上での検出光の移動に対しても強いという利点があ
る。
In the present invention, since the defocus is detected based on the polarization state of the detection light, the defocus can be detected using all outputs of the photodetector that receives the detection light, and the detection can be stably performed without being affected by a change in the intensity distribution of the detection light. . In addition, the photodetector only needs to detect the total amount of the received detection light, and the alignment between the photodetector and the detection light can be easily adjusted. Therefore, there is an advantage that it is strong against the movement of the detection light on the photodetector surface.

【実施例】 本発明の理解を助け、本発明の実施を容易にするた
め、添付図面を参照しながら詳細に説明する。 第1図は本発明による偏光検出原理を示す図、第2
図、第3図及び第4図は、それぞれ本発明による偏光検
出結像光学系の一実施例を示す図、第5図は本発明によ
る偏光検出結像光学系の一応用例を示す図、第6図は本
発明による焦点位置検出装置の一実施例を示す図、第7
図は本発明による焦点位置検出装置の他の実施例を示す
図、第8図は第6図の一変形例を示し、平行入射光の場
合を示す図、第9図は第7図の一変形例を示す図、第10
図は本発明による焦点制御装置の一実施例を示す図、第
11図は本発明による焦点制御装置の他の実施例を示す
図、第12図は本発明による焦点制御装置の別の実施例を
示す図である。 入射光の偏光状態に応じて結像特性が変わる原理を第
1図を用いて説明する。第1図の実施例では、結像光学
系が複屈折性を示す材料、例えば方解石あるいは結晶水
晶で形成されたレンズ1を含んでいる。レンズ1を構成
する結晶の光学軸が、図中に示す座標Oxyzに対してOy軸
に平行になるように、複屈折性材料の軸が配設される。
このとき、Ox軸に平行に偏光された光に対し屈折率n′
を示すが、これはその結晶の通常の屈折率に等しいもの
である。またOy軸に平行に偏光された光に対し屈折率
n″を示すが、これはその結晶の異常屈折率に相当す
る。球面レンズの焦点距離fは、 1/f=(n−1)(1/R′−1/R″ +(n−1)d/(nR′R″)) (1) の式で算出できる。式中の R′はレンズの第1表面の曲率半径、 R″はレンズの第2表面の曲率半径、 dはレンズの厚さ、 nは屈折率である。 従って、複屈折性をもつレンズ1は2つの焦点距離
f′,f″をもつ。レンズ1からgの距離にある点Oから
光2が出射されたとすると、複屈折レンズ1を通過した
光は常光線4′と異常光線4″とになりレンズ1から距
離b′,b″の位置に像3′,3″としてそれぞれ結像され
る。距離b′,b″は、 1/b′=1/f′−1/g (2′) 1/b″=1/f″−1/g (2″) によって決定される。したがって、このような複屈折性
をもつレンズ1の結像特性は、入射する光の偏光状態に
依存する。入射光の偏光状態に応じて結像特性が異なる
結像光学系としては、上述のような光学複屈折性材料か
らなるレンズ1に限らず、電気光学的効果、磁気光学的
効果あるいは光屈折効果によって焦点距離を変えること
ができるレンズを用いることができる。本発明は、この
ように入射する光の偏光状態に応じて結像特性が異なる
結像光学系を利用して、焦点ずれを検出することを特徴
とするものである。 第2図は本発明による偏光検出結像光学系の一実施例
を示す図である。光5が偏光ビームスプリッタ6に入射
する。入射光5は偏光状態に応じて次の2つのうちいず
れかの経路を辿る。1つは、光5が偏光ビームスプリッ
タ6によって反射され、その反射光7′が偏光ビームス
プリッタ6とミラー8、9、10によって形成されるルー
プを時計廻りにまわって再び偏光ビームスプリッタ6で
反射されてループから出て行く経路である。もう1つ
は、光5が偏光ビームスプリッタ6を透過し、その透過
光7″が偏光ビームスプリッタ6とミラー8、9、10に
よって形成されるループを逆時計廻りにまわって再び偏
光ビームスプリッタ6を透過してループから出て行く経
路である。偏光ビームスプリッタ6とミラー8、9、10
によって形成されるループ内の12の位置にレンズなどの
焦点合わせ要素11が配置される。この位置12はループの
真中である位置13から距離Aだけ変位している。従っ
て、この結像光学系に入射する光5はその偏光方向に応
じて2つの収束点14′、14″に結像される。 第3図は本発明による偏光検出結像光学系の他の実施
例を示す図である。光15が収束レンズ16に入射する。集
光ビーム17の光路中に偏光ビームスプリッタ18が配置さ
れており、ビーム17を2つの異なる偏光状態のビーム1
9′、19″に分割する。偏光ビームスプリッタ18によっ
て分割された2つのビーム19′、19″は空間的に分離さ
れており、それぞれの光路中に1/4波長板21とミラー20
が配置されている。偏光ビームスプリッタ18で反射され
たビーム19′は1/4波長板21′を透過した後ミラー20′
で反射され、再び1/4波長板21′を透過して偏光ビーム
スプリッタ18に戻され、偏光ビームスプリッタ18を透過
して収束点22′に結像される。一方、偏光ビームスプリ
ッタ18を透過したビーム19″は1/4波長板21″を透過し
た後ミラー20″で反射され、再び1/4波長板21″を透過
して偏光ビームスプリッタ18に戻され、偏光ビームスプ
リッタ18で反射されて収束点22″に結像される。従っ
て、この結像光学系に入射する光15はその偏光方向に応
じて2つの収束点22′、22″に結像される。この結像光
学系では2つの異なる偏光状態のビーム19′、19″を空
間的に分離するので、それぞれの収束点22′、22″を互
いに独立に設定できる。第3図の例では、収束レンズ16
が偏光ビームスプリッタ18の前に配置されており、2つ
の収束点22′、22″間の距離は偏光ビームスプリッタ18
によって分割された2つのビーム19′、19″の光路長の
差によって与えられ、ミラー20′、20″の設定位置に依
存する。 第4図は本発明による偏光検出結像光学系のさらに別
の実施例を示す図である。光23が偏光ビームスプリッタ
24に入射し、2つの異なる偏光状態のビーム25′、25″
に分割される。ビーム25′、25″の光路中にミラー2
6′、26″がそれぞれ配置されている。ミラー26′、2
6″でそれぞれ反射されたビームは別の偏光ビームスプ
リッタ27に導かれ、そこで再結合される。ビーム25′、
25″の光路中の互いに共役しない2つの位置P′,P″に
収束レンズ62′、62″がそれぞれ配設されており、ビー
ム25′、25″は収束点28′、28″にそれぞれ結像され
る。この結像光学系でも、2つの異なる偏光状態のビー
ム25′、25″を空間的に分離するので、それぞれの収束
点28′、28″を互いに独立に設定できる。第4図の例で
は、2つの収束点28′、28″間の距離レンズ62′、62″
の設定位置に依存する。 第5図は本発明による偏光検出結像光学系の一応用例
を示したもので、光学複屈折性材料からなる2つのレン
ズ29、30で構成される。レンズ29の材料、形状および結
晶配向は、光学系に入射する光の偏光がOx軸とOy軸に平
行である場合に焦点距離がそれぞれf1′とf1″となるよ
うに設定される。同様にレンズ30の材料、形状および結
晶配向についても、光学系に入射する光の偏光がOx軸と
Oy軸に平行である場合に焦点距離がそれぞれf2′とf2″
となるように設定される。レンズ29とレンズ30の間の距
離をBとする時、第5図の光学系は B=f1′+f2′=f1″+f2″ (3) となるように構成されている。この時、レンズ29に入射
するビーム半径Cの平行ビーム31はレンズ30から出射す
る時も平行ビームである。但し、そのビーム半径は、偏
光状態に応じて C′=Cf1′/f2′=C(C−f2′)/f2′ (4′) または C″=Cf1″/f2″=C(C−f2″)/f2″ (4″) となる。従って、この光学系は、入射する光の偏光状態
に応じてビームの拡大率が異なるテレスコープ系とな
る。 第6図は本発明による焦点位置検出装置の一実施例を
示したもので、第1図に示した偏光検出結像光学系を用
いて光ビームの焦点を検出するものである。光源32から
の光ビーム33は対物レンズ34によって反射面36上に像35
として集光される。反射面36は、光デイスク等の情報記
録媒体の情報記録面である。反射面36で反射された光ビ
ーム37は再び対物レンズ34を通ってビームスプリッタ38
により光源32からの光ビームと分離されて焦点検出系に
導かれる。すなわち、反射ビーム37の少なくとも一部分
が、2つの直交する偏光状態を提供し得る偏光切換え素
子39に導かれ、その後、光の偏光状態に応じて結像特性
が異なる偏光検出結像光学系40に入射する。この結像光
学系40は、複屈折性を示す材料で形成されたレンズを含
んでおり、第1図で説明したように入射光の偏光状態に
応じて2つの集光点41′、41″のいずれか一方に集光さ
れる。すなわち、偏光切換え素子39は、複屈折性を有す
る偏光検出結像光学系40の光学軸に対して平行な偏光状
態の光と垂直な偏光状態の光とを切り換えて偏光検出結
像光学系40に入射させ、反射面36からの反射光の少なく
とも一部分を2つの集光点41′、41″のいずれか一方に
集光させる。これら2つの集光点41′、41″の間に光検
出器42が配置されており、光検出器42は受光する光を電
気信号に変換する。切換え素子39による偏光切り換えに
よって光検出器42から得られる2つの信号の差が焦点誤
差信号となる。なお、偏光切換え素子39としては、例え
ば、出し入れ可能な1/2波長板、機械的に回転可能な1/2
波長板、あるいは固定1/4波長板と出し入れ可能なプラ
ス/マイナス1/4波長板との組合せなど、偏光検出結像
光学系40の光学軸に対して平行な偏光状態の光と垂直な
偏光状態の光とを切り換えて偏光検出結像光学系40に入
射させるものであればよい。 本実施例では、検出光の偏光状態によって焦点ずれを
検出するので、検出光を受光する光検出器の全出力を用
いて焦点ずれを検出でき、検出光の強度分布変化の影響
無く安定に検出できる。しかも光検出器としては、受光
する検出光の全光量を検出すれば良く、光検出器と検出
光との位置合わせ調整も容易である。 第7図は本発明による焦点位置検出装置の他の実施例
を示す。光ビーム33を反射面に集光する光学系の構成
は、第6図のものと同じであり、その説明を省略する。
第6図と異なる点は、反射面36から反射された光ビーム
37がビームスプリッタ38から偏光検出結像光学系40へ直
接案内されている点である。偏光検出結像光学系40の結
像特性は入射する光の偏光状態に依存する。入射光の偏
光方向は、結像光学系40を通過した光が強度の等しい2
つの偏光状態となるように設定される。ビームスプリッ
タ38によって取り出される反射光が直線偏光であれば、
その偏光方向を偏光検出結像光学系40の光学軸に対して
傾けて偏光検出結像光学系40に入射させ、強度の等しい
常光線と異常光線とを得る。円偏光の光を偏光検出結像
光学系40に入射させて強度の等しい常光線と異常光線と
を得ることもできる。そして、その光路の中に偏光分割
素子43を設け、これら2つの偏光状態の光を空間的に分
割して、2つの集光点41′、41″にそれぞれ集光させ
る。偏光分割素子43は、例えばウォラストンプリズムで
ある。これら2つの集光点41′、41″の間の観察面に2
つの光検出器44′、44″が配置されており、空間的に分
割された2つの偏光状態の光をそれぞれ受光して2つの
信号S′、S″を出力する。これら2つの信号の差が焦
点誤差信号となる。偏光分割素子43としては、ウォラス
トンプリズムに限らず、偏光ビームスプリッタを用いる
こともできる。本実施例では、偏光切換え素子39による
偏光切り換えが不要であり、偏光状態に応じた2つの信
号を同時に得ることができる。 第8図は本発明による焦点位置検出装置の他の実施例
を示し、第6図の一変形例で、平行入射光の場合の一例
を示したものである。ここでは、ビームスプリッタ38で
取りだされる反射光である検出光37が平行であり、偏光
切り換え素子39が出し入れ可能な1/2波長板52、結像光
学系40が光学複屈折材料からなるレンズ51である。レン
ズ51によって絞り込まれる光ビームの光軸50に直交する
平面49上に光検出器42が配置される。平面49の位置は、
複屈折性レンズ51で形成される2つの焦点54′、54″の
間で、焦点54′に集光されるビーム55′と焦点54″に集
光されるビーム55″の径が等しくなる光軸50上の点53に
設定される。 同様に、第9図は本発明による焦点位置検出装置の他
の実施例を示し、第7図の一変形例である。この場合も
検出光37が平行であり、結像光学系40が光学複屈折材料
からなるレンズ51である。また偏光分割素子43はウォラ
ストンプリズム56である。レンズ51の光軸58に直交する
平面59上に、フォラストンプリズム56で空間的に分離さ
れたビーム62′、62″をそれぞれ受光するように光検出
器44′、44″が配置される。平面59の位置は、ビーム6
2′、62″で形成される2つの焦点60′、60″の間で、
焦点60′に集光されるビーム62′と焦点60″に集光され
るビーム62″の径が等しくなる光軸58上の点59に設定さ
れる。 第10図は本発明による焦点制御装置の一実施例の要部
を示し、第7図または第9図の焦点位置検出装置を用い
た場合である。2つの光検出器44′、44″の出力が差動
増幅器45に導かれ、2つの信号S′、S″の差Sが得ら
れる。光ビーム33を反射面36上に正確に収束した時に、
両光検出器44′、44″が同じレベルの信号S′、S″を
出力するように両光検出器44′、44″を配置する。従っ
て、レンズ34による光ビーム33の焦点位置が反射面36と
一致する合焦点状態では、差動増幅器45の出力Sはゼロ
であり、焦点誤差信号もゼロになる。光ビーム33が反射
面上に集束していなければ、2つの光検出器44′、44″
の検出面上には大きさの異なる光点が形成される。どち
らの径が大きく、どちらが小さいかは光ビーム33の集光
点35が反射面36に関してとる位置によって決まる。この
ような非合焦点状態では、2つの光検出器44′、44″に
よって得られる信号S′、S″は等しくなく、その差S
はゼロではない。差Sの符号が、集光点35が反射面36に
関してとる相対的位置を示す。この差信号Sを用いて、
例えば対物レンズ34をその光軸方向に移動させるアクチ
ュエータ47を駆動することにより、光ビーム33の焦点位
置が反射面36と常に一致するように制御して焦点制御サ
ーボ系を構成する。また2つの光検出器44′、44″の出
力S′、S″を加算器48に接続することによって、その
和を検出することができる。この和信号Lは反射面36か
ら反射される光の全強度に比例する。反射面36が光デイ
スク等の移動する情報記録媒体の場合、焦点誤差信号以
外の信号を得ることができる。和信号Lによって、情報
記録媒体に記録された凹凸ピットや濃淡ピットに対応す
る再生信号を検出することができるし、また情報記録媒
体に記録したデータの記録状態を監視するためのモニタ
としても用いることができる。さらにトラックずれ信号
の検出にも用いることができる。一方、差信号Sは、焦
点誤差信号の他、光磁気記録媒体に記録された磁化ドメ
インに対応する光磁気信号の検出にも用いることができ
る。 第11図は本発明による焦点制御装置の他の実施例を示
し、記録情報によって強度変調された反射光から再生信
号を得る情報記録媒体を反射面36に用いた場合の信号処
理機構を示したものである。差動増幅器45の出力Sが焦
点誤差信号になり、例えば対物レンズ34をその光軸方向
に移動させるアクチュエータ47を駆動することにより、
光ビーム33の焦点位置が反射面36と常に一致するように
制御して焦点制御サーボ系を構成する点は、第10図の実
施例と同じである。加算器48の出力Lはデコーダ63に接
続され、情報記録媒体に凹凸ピットや濃淡ピットの形態
で記録されたデータに対応する再生信号65が復調され
る。また、トラッキング誤差信号を検出するためのプリ
ウォーブルピットが間歇的に設けられ、サンプル的にト
ラッキング誤差信号を検出しながら該プリウォーブルピ
ット間のデータ領域にデータを記録再生するサンプル方
式の記録媒体では、加算器48の出力Lはトラッキング誤
差信号の検出にも用いられる。このようなサンプル方式
の記録媒体では、トラックずれ検出用ピットが設けられ
たサーボ領域とデータが記録されるデータ領域とはトラ
ックに沿って領域分割されており、トラッキング情報と
データ情報が同時に生じることがないため、媒体に記録
した同期ピット等の同期情報から得られるクロックを用
いて容易に弁別することができる。この弁別及びトラッ
キング誤差信号の検出はデコーダ63において行うことが
できる。検出されたトラッキング誤差信号64は、トラッ
キングを横切る方向に対物レンズ34を移動させるアクチ
ュエータ66あるいは照射光路中に設けられたガルバノミ
ラーを駆動することにより、光ビーム33の照射位置がト
ラックの中心線を常に追従するように制御してトラッキ
ングサーボ系を構成する。 第12図は本発明による焦点制御装置の他の実施例を示
し、光磁気デイスク媒体のように記録情報によって偏光
変調された反射光から再生信号を得る情報記録媒体を、
反射面36に用いた場合の信号処理機構を示したものであ
る。差動増幅器45の出力Sが焦点誤差信号になる点は、
第10図及び第11図の実施例と同じである。本実施例で
は、信号Sがデータ情報の再生にも用いられる。焦点誤
差信号は低周波信号であり、データ信号は焦点誤差信号
に比べ相当高い周波数の信号であるため、周波数フィル
タ68′、68″によってそれぞれ分離することができる。
周波数フィルタ68′で取りだした低周波成分69は、焦点
誤差信号になり、例えば対物レンズ34をその光軸方向に
移動させるアクチュエータ47を駆動することにより、光
ビーム33の焦点位置が反射面36と常に一致するように制
御して焦点制御サーボ系を構成する。周波数フィルタ6
8″で取りだした高周波成分65は、デコーダ(図示せ
ず)に接続され、垂直磁気記録媒体に磁化情報として記
録されたデータに対応する再生信号65が復調される。ま
た、トラッキング誤差信号を検出するためのプリウォー
ブルピットが間歇的に設けられ、サンプル的にトラッキ
ング誤差信号を検出しながら該プリウォーブルピット間
のデータ領域にデータを記録再生するサンプル方式の記
録媒体では、加算器48の出力Lがトラッキング誤差信号
の検出に用いられる。トラッキング誤差信号の検出はデ
コーダ67で行い、検出されたトラッキング誤差信号64
は、トラックを横切る方向に対物レンズ34を移動させる
アクチュエータ66あるいは照射光路中に設けられたガル
バノミラーを駆動することにより、光ビーム33の照射位
置がトラックの中心線を常に追従するように制御してト
ラッキングサーボ系を構成する。また、トラック番地、
セクタ番地等のアドレス情報が、情報記録媒体に凹凸ピ
ットや濃淡ピットの形態で記録されている時には、出力
Lはこれらアドレス情報に対応する再生信号の検出に用
いられ、デコーダ67で復調される。 このように本発明の焦点制御装置では、焦点誤差信
号、トラッキング誤差信号、データ信号およびプリフォ
ーマット信号の全部を第7図に示したような光学系から
なる検出装置で検出できる。その結果、光デイスク装
置、光磁気デイスク装置等の光学的情報記憶装置におけ
る光学系(光ヘッド、光ピックアップ)の構成を極めて
簡単にでき、従って小型化することができる。特に、本
発明による光ピックアップによれば、焦点誤差信号、ト
ラッキング誤差信号、データ信号およびプリフォーマッ
ト信号等を検出すのに、記録媒体からの反射光である検
出光を分割し、それぞれの光路に検出光学系を設ける必
要がなく、同じ検出光学系で焦点誤差信号、トラッキン
グ誤差信号、データ信号およびプリフォーマット信号の
全部を検出できる。 言うまでもなく、本発明は以上に記載した実施例に限
定されるものではなく、これら実施例は例示的に示した
ものに過ぎない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS To facilitate understanding of the present invention and facilitate the implementation of the present invention, a detailed description will be given with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram showing the principle of polarization detection according to the present invention.
FIG. 3, FIG. 3 and FIG. 4 are views showing an embodiment of the polarization detection imaging optical system according to the present invention, respectively. FIG. 5 is a view showing one application example of the polarization detection imaging optical system according to the present invention. FIG. 6 is a view showing an embodiment of a focus position detecting device according to the present invention, and FIG.
FIG. 8 is a view showing another embodiment of the focus position detecting apparatus according to the present invention, FIG. 8 is a modification of FIG. 6, and shows a case of parallel incident light, and FIG. FIG. 10 shows a modified example,
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a focus control device according to the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing another embodiment of the focus control device according to the present invention, and FIG. 12 is a diagram showing another embodiment of the focus control device according to the present invention. The principle of changing the imaging characteristics according to the polarization state of the incident light will be described with reference to FIG. In the embodiment of FIG. 1, the imaging optical system includes a lens 1 formed of a material exhibiting birefringence, for example, calcite or crystal quartz. The axis of the birefringent material is arranged such that the optical axis of the crystal constituting the lens 1 is parallel to the Oy axis with respect to the coordinates Oxyz shown in the figure.
At this time, the refractive index n ′ for light polarized parallel to the Ox axis
Which is equal to the normal refractive index of the crystal. The refractive index n ″ is shown for light polarized parallel to the Oy axis, which corresponds to the extraordinary refractive index of the crystal. The focal length f of the spherical lens is 1 / f = (n−1) ( 1 / R′−1 / R ″ + (n−1) d / (nR′R ″)) (1) where R ′ is the radius of curvature of the first surface of the lens, and R ″. Is the radius of curvature of the second surface of the lens, d is the thickness of the lens, and n is the refractive index. Therefore, the birefringent lens 1 has two focal lengths f 'and f ". If the light 2 is emitted from a point O located at a distance of g from the lens 1, the light passing through the birefringent lens 1 is An ordinary ray 4 'and an extraordinary ray 4 "are formed and formed as images 3' and 3" at positions b 'and b "from the lens 1, respectively. The distance b ', b "is determined by 1 / b' = 1 / f'-1 / g (2 ') 1 / b" = 1 / f "-1 / g (2"). Therefore, the imaging characteristics of the lens 1 having such birefringence depend on the polarization state of incident light. The imaging optical system having different imaging characteristics depending on the polarization state of the incident light is not limited to the lens 1 made of the optically birefringent material as described above, but may be an electro-optic effect, a magneto-optic effect, or a light refraction effect. Can change the focal length. The present invention is characterized in that an out-of-focus state is detected using an imaging optical system having different imaging characteristics according to the polarization state of incident light. FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the polarization detection imaging optical system according to the present invention. Light 5 enters a polarizing beam splitter 6. The incident light 5 follows one of the following two paths according to the polarization state. One is that the light 5 is reflected by the polarizing beam splitter 6, and the reflected light 7 'is reflected by the polarizing beam splitter 6 again around the loop formed by the polarizing beam splitter 6 and the mirrors 8, 9 and 10 clockwise. This is the route that goes out of the loop. The other is that the light 5 is transmitted through the polarizing beam splitter 6, and the transmitted light 7 ″ is turned around the loop formed by the polarizing beam splitter 6 and the mirrors 8, 9 and 10 counterclockwise, and is again turned on. The polarization beam splitter 6 and the mirrors 8, 9 and 10 pass through the loop and exit the loop.
A focusing element 11, such as a lens, is arranged at 12 positions in the loop formed by the lens. This position 12 is displaced by a distance A from a position 13 in the middle of the loop. Accordingly, the light 5 incident on the imaging optical system is imaged at two convergence points 14 'and 14 "according to the polarization direction. FIG. 3 shows another embodiment of the polarization detection imaging optical system according to the present invention. 1 is a view showing an embodiment, in which light 15 is incident on a converging lens 16. A polarizing beam splitter 18 is disposed in the optical path of a condensed beam 17, and converts the beam 17 into two beams 1 having different polarization states.
9 ', 19 ". The two beams 19', 19" split by the polarizing beam splitter 18 are spatially separated, and each of them has a quarter-wave plate 21 and a mirror 20 in its optical path.
Is arranged. The beam 19 'reflected by the polarizing beam splitter 18 is transmitted through a quarter-wave plate 21' and then reflected by a mirror 20 '.
Are reflected again by the wavelength plate 21 ′, return to the polarization beam splitter 18, pass through the polarization beam splitter 18 and form an image at the convergence point 22 ′. On the other hand, the beam 19 "transmitted through the polarization beam splitter 18 is transmitted through the quarter-wave plate 21", reflected by the mirror 20 ", transmitted again through the quarter-wave plate 21", and returned to the polarization beam splitter 18. Is reflected by the polarizing beam splitter 18 and forms an image at a convergence point 22 ". Therefore, the light 15 incident on this imaging optical system forms an image at two convergence points 22 'and 22" according to its polarization direction. Is done. In this imaging optical system, two beams 19 'and 19 "having different polarization states are spatially separated, so that respective convergence points 22' and 22" can be set independently of each other. In the example of FIG.
Is disposed before the polarizing beam splitter 18, and the distance between the two convergence points 22 'and 22 "is
Is given by the difference in the optical path lengths of the two beams 19 'and 19 "divided by the mirror 20', and depends on the set position of the mirrors 20 'and 20". FIG. 4 is a view showing still another embodiment of the polarization detection imaging optical system according to the present invention. Light 23 is a polarizing beam splitter
24, beams 25 ', 25 "of two different polarization states
Is divided into Mirror 2 in the optical path of beams 25 'and 25 "
6 'and 26 "are arranged respectively. Mirrors 26' and 2"
The beams respectively reflected at 6 "are directed to another polarizing beam splitter 27, where they are recombined. Beams 25 ',
Convergent lenses 62 'and 62 "are provided at two positions P' and P" which are not conjugate to each other in the optical path of 25 ", and beams 25 'and 25" are respectively connected to converging points 28' and 28 ". Also in this imaging optical system, the two converging points 28 'and 28 "can be set independently of each other because the beams 25' and 25" having two different polarization states are spatially separated. In the example, the distance lenses 62 ', 62 "between the two convergence points 28', 28"
Depends on the setting position. FIG. 5 shows an application example of the polarization detecting and imaging optical system according to the present invention, which comprises two lenses 29 and 30 made of an optically birefringent material. The material, shape, and crystal orientation of the lens 29 are set such that the focal lengths are f1 ′ and f1 ″ when the polarization of light incident on the optical system is parallel to the Ox axis and the Oy axis. Regarding the material, shape, and crystal orientation of the lens 30, the polarization of light incident on the optical system is
The focal lengths are f2 ′ and f2 ″ when parallel to the Oy axis, respectively.
Is set to be When the distance between the lens 29 and the lens 30 is B, the optical system shown in FIG. 5 is configured so that B = f1 '+ f2' = f1 "+ f2" (3). At this time, the parallel beam 31 having a beam radius C incident on the lens 29 is also a parallel beam when exiting from the lens 30. However, the beam radius is C '= Cf1' / f2 '= C (C-f2') / f2 '(4') or C "= Cf1" / f2 "= C (C-f2 ″) / F2 ″ (4 ″). Therefore, this optical system is a telescope system in which the magnification of the beam varies depending on the polarization state of the incident light. FIG. 6 shows an embodiment of a focus position detecting apparatus according to the present invention, in which the focus of a light beam is detected using the polarization detection imaging optical system shown in FIG. A light beam 33 from a light source 32 is imaged on a reflecting surface 36 by an objective lens 34.
As light. The reflection surface 36 is an information recording surface of an information recording medium such as an optical disk. The light beam 37 reflected by the reflecting surface 36 passes again through the objective lens 34 and is split into a beam splitter 38
As a result, the light beam is separated from the light beam from the light source 32 and guided to the focus detection system. That is, at least a part of the reflected beam 37 is guided to the polarization switching element 39 capable of providing two orthogonal polarization states, and then to the polarization detection imaging optical system 40 having different imaging characteristics depending on the polarization state of light. Incident. The imaging optical system 40 includes a lens formed of a material exhibiting birefringence, and, as described with reference to FIG. 1, two focusing points 41 'and 41 "according to the polarization state of incident light. That is, the polarization switching element 39 separates the polarized light from the polarized light parallel to the optical axis of the polarization detection imaging optical system 40 having birefringence and the polarized light perpendicular to the optical axis from the optical axis. Is switched to enter the polarization detection imaging optical system 40, and at least a part of the light reflected from the reflection surface 36 is condensed on one of the two condensing points 41 'and 41 ". A photodetector 42 is arranged between these two condensing points 41 'and 41 ", and the photodetector 42 converts the received light into an electric signal. Is a focus error signal. The polarization switching element 39 is, for example, a half-wave plate that can be put in and out, and a mechanically rotatable half-wave plate.
Polarized light parallel to the optical axis of the polarization detection imaging optical system 40 and perpendicular to the polarized light, such as a wave plate or a combination of a fixed quarter wave plate and a plus / minus quarter wave plate that can be moved in and out. Any device may be used as long as it is switched between the state light and the polarization detection image forming optical system 40. In the present embodiment, since the defocus is detected based on the polarization state of the detection light, the defocus can be detected using all outputs of the photodetector that receives the detection light, and the detection can be performed stably without being affected by a change in the intensity distribution of the detection light. it can. In addition, the photodetector only needs to detect the total amount of the received detection light, and the alignment between the photodetector and the detection light can be easily adjusted. FIG. 7 shows another embodiment of the focus position detecting device according to the present invention. The configuration of the optical system for condensing the light beam 33 on the reflection surface is the same as that in FIG. 6, and the description thereof will be omitted.
The difference from FIG. 6 is that the light beam reflected from the reflecting surface 36
37 is that the light is directly guided from the beam splitter 38 to the polarization detection imaging optical system 40. The imaging characteristics of the polarization detection imaging optical system 40 depend on the polarization state of incident light. The polarization direction of the incident light is such that the light passing through the imaging optical system 40 has the same intensity.
Are set to be in one polarization state. If the reflected light extracted by the beam splitter 38 is linearly polarized light,
The polarization direction is tilted with respect to the optical axis of the polarization detection imaging optical system 40 and is incident on the polarization detection imaging optical system 40 to obtain an ordinary ray and an extraordinary ray having the same intensity. Circularly polarized light can be incident on the polarization detection imaging optical system 40 to obtain an ordinary ray and an extraordinary ray having the same intensity. Then, a polarization splitting element 43 is provided in the optical path, and these two polarized light beams are spatially split and condensed at two light condensing points 41 'and 41 ". For example, a Wollaston prism is provided on the observation surface between these two focal points 41 'and 41 ".
The two photodetectors 44 'and 44 "are disposed, respectively, and receive two spatially split lights in the polarization state and output two signals S' and S". The difference between these two signals is the focus error signal. The polarization splitting element 43 is not limited to a Wollaston prism, and a polarization beam splitter can also be used. In this embodiment, the polarization switching by the polarization switching element 39 is unnecessary, and two signals corresponding to the polarization state can be obtained at the same time. FIG. 8 shows another embodiment of the focus position detecting apparatus according to the present invention, which is a modification of FIG. 6 and shows an example in the case of parallel incident light. Here, the detection light 37, which is the reflected light taken out by the beam splitter 38, is parallel, and the half-wave plate 52 in which the polarization switching element 39 can be put in and out, and the imaging optical system 40 is made of an optically birefringent material. This is a lens 51. The photodetector 42 is arranged on a plane 49 orthogonal to the optical axis 50 of the light beam narrowed by the lens 51. The position of plane 49 is
Between two focal points 54 'and 54 "formed by the birefringent lens 51, a beam 55' focused on the focal point 54 'and a beam 55" focused on the focal point 54 "have the same diameter. It is set to a point 53 on the axis 50. Similarly, Fig. 9 shows another embodiment of the focus position detecting apparatus according to the present invention, which is a modification of Fig. 7. In this case, too, the detection light 37 is emitted. The lens 51 is parallel and the imaging optical system 40 is a lens 51 made of an optically birefringent material, and the polarization splitting element 43 is a Wollaston prism 56. On a plane 59 orthogonal to the optical axis 58 of the lens 51, a forastone Photodetectors 44 'and 44 "are arranged to receive beams 62' and 62", respectively, spatially separated by a prism 56. The position of plane 59 corresponds to beam 6
Between two focal points 60 ', 60 "formed by 2', 62",
The point 62 on the optical axis 58 at which the beam 62 'focused on the focal point 60' and the beam 62 "focused on the focal point 60" have the same diameter is set. FIG. 10 shows a main part of an embodiment of a focus control device according to the present invention, in which the focus position detecting device shown in FIG. 7 or 9 is used. The outputs of the two photodetectors 44 ', 44 "are guided to a differential amplifier 45, and the difference S between the two signals S', S" is obtained. When the light beam 33 is accurately converged on the reflecting surface 36,
The two photodetectors 44 ', 44 "are arranged so that the two photodetectors 44', 44" output signals S ', S "of the same level. Therefore, the focal position of the light beam 33 by the lens 34 is reflected. In the focused state coincident with the surface 36, the output S of the differential amplifier 45 is zero and the focus error signal is also zero.If the light beam 33 is not focused on the reflecting surface, the two photodetectors 44 ′, 44 ″
Light spots having different sizes are formed on the detection surface of. Which diameter is larger and which is smaller is determined by the position of the converging point 35 of the light beam 33 with respect to the reflecting surface 36. In such an out-of-focus state, the signals S ', S "obtained by the two photodetectors 44', 44" are not equal, and the difference S
Is not zero. The sign of the difference S indicates the relative position that the focal point 35 takes with respect to the reflecting surface 36. Using this difference signal S,
For example, by driving an actuator 47 that moves the objective lens 34 in the optical axis direction, a focus control servo system is configured by controlling the focal position of the light beam 33 so as to always coincide with the reflection surface 36. By connecting the outputs S 'and S "of the two photodetectors 44' and 44" to the adder 48, the sum can be detected. This sum signal L is proportional to the total intensity of the light reflected from the reflecting surface 36. When the reflecting surface 36 is a moving information recording medium such as an optical disk, signals other than the focus error signal can be obtained. With the sum signal L, it is possible to detect a reproduction signal corresponding to uneven pits and light and dark pits recorded on the information recording medium, and it is also used as a monitor for monitoring the recording state of data recorded on the information recording medium. be able to. Further, it can be used for detecting a track shift signal. On the other hand, the difference signal S can be used for detecting a magneto-optical signal corresponding to a magnetization domain recorded on a magneto-optical recording medium in addition to a focus error signal. FIG. 11 shows another embodiment of the focus control device according to the present invention, and shows a signal processing mechanism when an information recording medium for obtaining a reproduction signal from reflected light intensity-modulated by recording information is used for the reflection surface 36. Things. The output S of the differential amplifier 45 becomes a focus error signal. For example, by driving an actuator 47 that moves the objective lens 34 in the optical axis direction,
The point that the focus position of the light beam 33 is controlled to always coincide with the reflection surface 36 to form a focus control servo system is the same as the embodiment of FIG. The output L of the adder 48 is connected to a decoder 63, which demodulates a reproduction signal 65 corresponding to data recorded on the information recording medium in the form of uneven pits or light and shade pits. Further, a pre-wobble pit for detecting a tracking error signal is provided intermittently, and a sample-type recording medium that records and reproduces data in a data area between the pre-wobble pits while detecting the tracking error signal in a sample manner is used. , The output L of the adder 48 is also used for detecting a tracking error signal. In such a recording medium of the sample type, the servo area provided with the pits for detecting track deviation and the data area in which data is recorded are divided into areas along the track, so that tracking information and data information occur simultaneously. Therefore, discrimination can be easily performed using a clock obtained from synchronization information such as synchronization pits recorded on a medium. This discrimination and detection of the tracking error signal can be performed in the decoder 63. The detected tracking error signal 64 is driven by an actuator 66 for moving the objective lens 34 in a direction crossing the tracking or a galvano mirror provided in the irradiation light path, so that the irradiation position of the light beam 33 is aligned with the center line of the track. A tracking servo system is configured by performing control so as to always follow. FIG. 12 shows another embodiment of the focus control device according to the present invention, and an information recording medium for obtaining a reproduction signal from reflected light that is polarization-modulated by recording information, such as a magneto-optical disk medium,
5 shows a signal processing mechanism when used for the reflection surface 36. The point that the output S of the differential amplifier 45 becomes a focus error signal is as follows.
This is the same as the embodiment of FIGS. 10 and 11. In this embodiment, the signal S is also used for reproducing data information. The focus error signal is a low-frequency signal, and the data signal is a signal having a considerably higher frequency than the focus error signal. Therefore, the focus error signal can be separated by the frequency filters 68 'and 68 ".
The low-frequency component 69 extracted by the frequency filter 68 'becomes a focus error signal.For example, by driving an actuator 47 for moving the objective lens 34 in the optical axis direction, the focal position of the light beam 33 is shifted to the reflection surface 36. A focus control servo system is configured by performing control so as to always match. Frequency filter 6
The high-frequency component 65 extracted at 8 ″ is connected to a decoder (not shown), and a reproduction signal 65 corresponding to data recorded as magnetization information on the perpendicular magnetic recording medium is demodulated. In a sample-type recording medium in which pre-wobble pits are provided intermittently and data is recorded and reproduced in a data area between the pre-wobble pits while detecting a tracking error signal as a sample, the output L of the adder 48 is Are used for detecting a tracking error signal.The tracking error signal is detected by the decoder 67, and the detected tracking error signal 64 is detected.
By controlling the actuator 66 for moving the objective lens 34 in the direction traversing the track or the galvanomirror provided in the irradiation light path, the irradiation position of the light beam 33 is controlled so as to always follow the center line of the track. To form a tracking servo system. Also, track address,
When address information such as a sector address is recorded on the information recording medium in the form of concave and convex pits and light and dark pits, the output L is used for detecting a reproduction signal corresponding to the address information, and is demodulated by the decoder 67. As described above, in the focus control device of the present invention, all of the focus error signal, the tracking error signal, the data signal, and the preformat signal can be detected by the detection device including the optical system as shown in FIG. As a result, the configuration of an optical system (optical head, optical pickup) in an optical information storage device such as an optical disk device or a magneto-optical disk device can be extremely simplified, and thus the size can be reduced. In particular, according to the optical pickup of the present invention, in order to detect a focus error signal, a tracking error signal, a data signal, a preformat signal, and the like, the detection light that is reflected light from the recording medium is divided, and each light path There is no need to provide a detection optical system, and all of the focus error signal, tracking error signal, data signal, and preformat signal can be detected by the same detection optical system. It goes without saying that the invention is not limited to the embodiments described above, but these embodiments are only given by way of example.

【発明の効果】【The invention's effect】

本発明によれば、検出光を受光する光検出器の全出力
を用いて焦点ずれを検出でき、検出光の強度分布変化の
影響無く安定に検出できる。しかも光検出器としては、
受光する検出光の全光量を検出すれば良く、光検出器と
検出光との位置合わせ調整も容易である。したがって、
光検出器面上での検出光の移動に対しても強いという利
点がある。また、光デイスク装置、光磁気デイスク装置
等の光学的情報記憶装置における光学系(光ヘッド、光
ピックアップ)の構成を極めて簡単にでき、従って小型
化することができる。特に、本発明によれば、焦点誤差
信号、トラッキング誤差信号、データ信号およびプリフ
ォーマット信号等を検出すのに、記録媒体からの反射光
である検出光を分割し、それぞれの光路に検出光学系を
設ける必要がなく、同じ検出光学系で焦点誤差信号、ト
ラッキング誤差信号、データ信号およびプリフォーマッ
ト信号の全部を検出できる。
According to the present invention, the defocus can be detected by using all outputs of the photodetector that receives the detection light, and the detection can be stably performed without being affected by a change in the intensity distribution of the detection light. And as a photodetector,
It suffices to detect the total light amount of the detection light to be received, and it is easy to adjust the alignment between the photodetector and the detection light. Therefore,
There is an advantage that it is strong against the movement of the detection light on the photodetector surface. Further, the configuration of an optical system (optical head, optical pickup) in an optical information storage device such as an optical disk device or a magneto-optical disk device can be extremely simplified, and thus the size can be reduced. In particular, according to the present invention, in order to detect a focus error signal, a tracking error signal, a data signal, a preformat signal, and the like, a detection light which is reflected light from a recording medium is divided, and a detection optical system is provided in each optical path. Need not be provided, and all of the focus error signal, tracking error signal, data signal and preformat signal can be detected by the same detection optical system.

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

第1図は本発明による偏光検出原理を示す図、第2図、
第3図及び第4図は、それぞれ本発明による偏光検出結
像光学系の一実施例を示す図、第5図は本発明による偏
光検出結像光学系の一応用例を示す図、第6図は本発明
による焦点位置検出装置の一実施例を示す図、第7図は
本発明による焦点位置検出装置の他の実施例を示す図、
第8図は第6図の一変形例を示し、平行入射光の場合を
示す図、第9図は第7図の一変形例を示す図、第10図は
本発明による焦点制御装置の一実施例を示す図、第11図
は本発明による焦点制御装置の他の実施例を示す図、第
12図は本発明による焦点制御装置の別の実施例を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing the principle of polarization detection according to the present invention, FIG.
FIGS. 3 and 4 show an embodiment of the polarization detection imaging optical system according to the present invention, respectively. FIG. 5 shows an application example of the polarization detection imaging optical system according to the present invention. FIG. 7 is a diagram showing an embodiment of a focal position detecting device according to the present invention; FIG. 7 is a diagram showing another embodiment of a focal position detecting device according to the present invention;
8 shows a modification of FIG. 6, showing a case of parallel incident light, FIG. 9 shows a modification of FIG. 7, and FIG. 10 shows a modification of the focus control device according to the present invention. FIG. 11 is a view showing an embodiment, and FIG. 11 is a view showing another embodiment of the focus control device according to the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing another embodiment of the focus control device according to the present invention.

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 7/11Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G02B 7/11

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】照射ビームを反射面上に集光させる照射光
学系と、 上記反射面から反射された上記照射ビームの少なくとも
一部分を取り出す分離手段と、 該分離手段により分離された上記反射ビームの光路に配
設され、該反射ビームの偏光状態に応じて第1及び第2
の結像面に該反射ビームを集光する結像光学系と、 上記第1及び第2の結像面に対応して配設された検出手
段とを有し、 上記検出手段の出力から上記照射ビームの焦点位置を検
出することを特徴とする焦点位置検出装置。
An irradiation optical system for converging an irradiation beam on a reflection surface; separation means for extracting at least a part of the irradiation beam reflected from the reflection surface; A first and a second light source disposed in an optical path according to a polarization state of the reflected beam;
An imaging optical system for converging the reflected beam on the imaging surface of (a), and detection means arranged corresponding to the first and second imaging surfaces, and the output from the detection means A focal position detecting device for detecting a focal position of an irradiation beam.
【請求項2】特許請求の範囲第1項において、上記結像
光学系は、 上記反射面からの反射光を該反射光の偏光状態に応じて
上記結像光学系の光学軸に平行なビームと垂直なビーム
に切り換える偏向切換手段と、 該偏光切換手段からの出射光の偏向状態に応じて第1及
び第2の結像面を形成する偏光検出結像手段と、 を有することを特徴とする焦点位置検出装置。
2. The image forming optical system according to claim 1, wherein the image forming optical system is configured to convert reflected light from the reflecting surface into a beam parallel to an optical axis of the image forming optical system according to a polarization state of the reflected light. Deflection switching means for switching to a beam perpendicular to the polarization switching means, and polarization detection imaging means for forming first and second imaging planes in accordance with the state of deflection of the light emitted from the polarization switching means. Focus position detecting device.
【請求項3】特許請求の範囲第2項において、上記第1
及び第2の結像面の間に上記偏光検出結像手段からのビ
ームを受光する検出素子を有することを特徴とする焦点
位置検出装置。
3. The method according to claim 2, wherein
And a detection element for receiving a beam from the polarization detection imaging means between the second imaging plane and the second imaging plane.
【請求項4】特許請求の範囲第2項又は第3項におい
て、上記偏光切換手段が1/2波長板であることを特徴と
する焦点位置検出装置。
4. A focus position detecting device according to claim 2, wherein said polarization switching means is a half-wave plate.
【請求項5】特許請求の範囲第1項において、上記結像
光学系は、 上記反射面からの反射光を該反射光の偏光状態に応じて
第1及び第2の結像面を形成する偏光検出結像手段と、 該偏光検出結像手段からの互いに直交する偏光状態のビ
ームを該ビームの偏光状態に応じて空間的に分離して集
光する偏光分割素子と、 からなることを特徴とする焦点位置検出装置。
5. The image forming optical system according to claim 1, wherein the image forming optical system forms first and second image forming surfaces of the light reflected from the reflecting surface according to a polarization state of the reflected light. Polarization detection imaging means; and a polarization splitting element for spatially separating and condensing beams in mutually orthogonal polarization states from the polarization detection imaging means in accordance with the polarization state of the beam. Focus position detecting device.
【請求項6】特許請求の範囲第5項において、上記偏光
分割素子によって分離された2つの偏光状態のビームを
それぞれ受光する検出素子を有すること特徴とする焦点
位置検出装置。
6. A focus position detecting apparatus according to claim 5, further comprising a detecting element for receiving each of the two polarized light beams separated by said polarization splitting element.
【請求項7】特許請求の範囲第5項又は第6項におい
て、上記偏光分割素子がウォラストンプリズムからなる
ことを特徴とする焦点位置検出装置。
7. A focus position detecting device according to claim 5, wherein said polarization splitting element comprises a Wollaston prism.
【請求項8】特許請求の範囲第2項乃至第5項のうち何
れかにおいて、上記偏光検出結像手段は光学複屈折材料
からなるレンズであることを特徴とする焦点位置検出装
置。
8. A focus position detecting device according to claim 2, wherein said polarization detecting and imaging means is a lens made of an optically birefringent material.
【請求項9】照射ビームを反射面上に集光させる照射光
学系と、 上記反射面から反射された上記照射ビームの少なくとも
一部分からなる反射ビームを取り出す光学手段と、 上記反射ビームの光路に配設された該反射ビームの偏光
状態に応じて第1及び第2の結像面に該反射ビームを集
光する結像光学系と、 上記第1の結像面上に配設された第1の検出手段と、 上記第2の結像面上に配設された第2の検出手段と、 上記第1の検出手段及び第2の検出手段の差出力から上
記放射ビームの焦点位置を制御する制御信号を得る信号
処理手段と、 該制御信号に応じて上記照射ビームの上記反射面への焦
点位置を制御する制御手段と、 を有することを特徴とする焦点制御装置。
9. An irradiation optical system for converging an irradiation beam on a reflection surface, an optical unit for extracting a reflection beam comprising at least a part of the irradiation beam reflected from the reflection surface, and an optical path for the reflection beam. An imaging optical system for converging the reflected beam on the first and second imaging planes in accordance with the polarization state of the provided reflected beam; and a first optical system disposed on the first imaging plane. Detecting means, a second detecting means disposed on the second imaging surface, and controlling a focal position of the radiation beam from a difference output between the first detecting means and the second detecting means. A focus control device comprising: signal processing means for obtaining a control signal; and control means for controlling a focal position of the irradiation beam on the reflection surface according to the control signal.
【請求項10】特許請求の範囲第9項において、上記反
射面は情報記録媒体からなり、上記第1の検出手段及び
第2の検出手段の差出力から上記記録媒体に記録された
再生信号を得ることを特徴とする焦点制御装置。
10. The recording medium according to claim 9, wherein said reflection surface is made of an information recording medium, and a reproduction signal recorded on said recording medium is obtained from a difference output between said first detecting means and said second detecting means. A focus control device characterized by obtaining.
【請求項11】特許請求の範囲第9項において、上記反
射面は情報記録媒体からなり、上記第1の検出手段及び
第2の検出手段の和出力から上記記録媒体に記録された
再生信号を得ることを特徴とする焦点制御装置。
11. A recording medium according to claim 9, wherein said reflection surface is made of an information recording medium, and a reproduction signal recorded on said recording medium is obtained from a sum output of said first detection means and said second detection means. A focus control device characterized by obtaining.
【請求項12】特許請求の範囲第9項乃至第11項のうち
何れかにおいて、上記第1の検出手段及び第2の検出手
段の差分の出力先にハイパスフィルタを設け、該ハイパ
スフィルタの出力を再生信号とすることを特徴とする焦
点制御装置。
12. A high-pass filter according to claim 9, wherein a high-pass filter is provided at an output destination of a difference between said first detecting means and said second detecting means, and an output of said high-pass filter is provided. A focus control device characterized in that:
【請求項13】特許請求の範囲第9項乃至第12項のうち
何れかにおいて、上記反射面は、少なくともトラックず
れ検出用ビットが設けられたサーボ領域とデータが記録
されるデータ領域とがトラックに沿って領域分割された
情報記録媒体からなり、上記第1の検出手段及び第2の
検出手段の和出力からサンプル的にトラッキング誤差信
号を検出することを特徴とする焦点制御装置。
13. A recording medium according to claim 9, wherein at least the servo area provided with the track shift detection bit and the data area in which data is recorded have a track shape. A focus control device comprising an information recording medium divided into regions along the line, and detecting a tracking error signal as a sample from the sum output of the first detection means and the second detection means.
【請求項14】特許請求の範囲第9項乃至第13項におい
て、上記反射面は、少なくともトラック番地やセクタ番
地等のアドレス情報が凹凸ピット或いは濃淡ピットの形
態で記録されている情報記録媒体からなり、上記第1の
検出手段及び第2の検出手段の和出力から前記アドレス
情報を検出することを特徴とする焦点制御装置。
14. A recording medium according to claim 9, wherein said reflecting surface is formed of an information recording medium in which at least address information such as a track address or a sector address is recorded in the form of uneven pits or light and shade pits. A focus control device for detecting the address information from the sum output of the first detection means and the second detection means.
【請求項15】特許請求の範囲第9項乃至第14項のうち
何れかにおいて、上記結像光学系は、 上記反射光の偏光状態に応じて第1及び第2の結像面を
形成する偏光検出結像手段と、 該偏光検出結像手段からの互いに直交する偏光状態のビ
ームを空間的に分離して第1及び第2の結像面に集光す
る偏光分割素子と、 からなることを特徴とする焦点位置検出装置。
15. The image forming optical system according to claim 9, wherein the image forming optical system forms first and second image forming surfaces according to a polarization state of the reflected light. Polarization detection imaging means; and a polarization splitting element for spatially separating beams in mutually orthogonal polarization states from the polarization detection imaging means and condensing the beams on the first and second imaging planes. A focus position detecting device.
【請求項16】特許請求の範囲第15項において、上記偏
光検出結像手段は光学複屈折材料からなるレンズである
ことを特徴とする焦点位置検出装置。
16. A focal position detecting apparatus according to claim 15, wherein said polarization detecting and imaging means is a lens made of an optically birefringent material.
【請求項17】特許請求の範囲第15項又は第16項におい
て、上記偏光分割素子がウォラストンプリズムからなる
ことを特徴とする焦点位置検出装置。
17. A focus position detecting device according to claim 15, wherein said polarization splitting element comprises a Wollaston prism.
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