JPH0120498B2 - - Google Patents

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JPH0120498B2
JPH0120498B2 JP54136997A JP13699779A JPH0120498B2 JP H0120498 B2 JPH0120498 B2 JP H0120498B2 JP 54136997 A JP54136997 A JP 54136997A JP 13699779 A JP13699779 A JP 13699779A JP H0120498 B2 JPH0120498 B2 JP H0120498B2
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JP
Japan
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light
photodetecting
beams
photodetector
incident
Prior art date
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Application number
JP54136997A
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Japanese (ja)
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JPS5661045A (en
Inventor
Kiichi Kato
Kenichi Ito
Tooru Musha
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP13699779A priority Critical patent/JPS5661045A/en
Publication of JPS5661045A publication Critical patent/JPS5661045A/en
Publication of JPH0120498B2 publication Critical patent/JPH0120498B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば記録媒体上に螺旋或いは同心
円状に記録された情報トラツクに対物レンズを経
て3個の読取り光スポツトを集束し、情報信号と
トラツキング誤差信号を得る光学的情報読取装置
の改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is an optical system that focuses three reading light spots on an information track recorded spirally or concentrically on a recording medium through an objective lens to obtain an information signal and a tracking error signal. This invention relates to an improvement of a digital information reading device.

上記の様に3つのビームを使用した先行技術と
して特開昭52−147403号公報がある。当該公報第
3図で説明されている光検出器は中央に情報信号
読取用の第2の光検出器(図面9bで示されてい
る)を配置し、この光検出器を挟むようにトラツ
キング誤差信号を検出するための第1、3の光検
出器(図面9a,9cで示されている)が配置さ
れている。しかし上記光検出器は焦点誤差号を検
出する構成となつていない。この特開昭52−
147403号公報では「焦点調整は 例えばエアロフローテイングなどを用いる(公
報コラム4、第1〜3行参照)。」と説明されてお
り、光検出器による焦点検出については何ら説明
していない。
As a prior art using three beams as described above, there is Japanese Patent Application Laid-open No. 147403/1983. The photodetector explained in Fig. 3 of the publication has a second photodetector (shown in Fig. 9b) for reading information signals placed in the center, and the tracking error is adjusted so as to sandwich this photodetector. First and third photodetectors (shown in figures 9a and 9c) are arranged for detecting the signal. However, the photodetector is not configured to detect focus error signals. This JP-A-52-
Publication No. 147403 explains that "focus adjustment uses, for example, aero floating (see column 4, lines 1 to 3 of the publication)," and does not explain anything about focus detection using a photodetector.

また3ビーム方式によるトラツキング誤差信号
検出方式に関する先行技術として特開昭53−
13123号公報が、またシリンドリカルレンズと4
分割光検出素子の組合せによつて焦点誤差信号を
検出する先行技術として米国特許第4079247号明
細書がある。しかし当該両先行技術はトラツキン
グ誤差信号検出、焦点誤差信号検出の個々の技術
について説明しているだけにすぎず両者を一体化
して一つの装置で2種類の誤差信号を検出する技
術について何ら説明していない。
In addition, as a prior art related to a tracking error signal detection method using a three-beam method,
Publication No. 13123 also describes cylindrical lenses and 4
US Pat. No. 4,079,247 is a prior art technique for detecting a focus error signal using a combination of split light detection elements. However, both of the prior art techniques only explain the individual techniques of tracking error signal detection and focus error signal detection, and do not explain the technique of integrating both to detect two types of error signals with one device. Not yet.

本願発明は3ビーム方式によりトラツキング誤
差信号と焦点誤差信号の両方の信号が検出可能な
光学系を有し、しかも量産性に優れ、光学調整が
容易となる一体型光検出素子を組込んだ情報読取
装置を提供することを目的とする。
The present invention has an optical system that can detect both the tracking error signal and the focus error signal using a three-beam system, and also incorporates an integrated photodetector element that is excellent in mass production and allows easy optical adjustment. The purpose is to provide a reading device.

本発明の情報読取装置は光源から放射された光
束を光分割素子に入射させて複数のビームを発生
させた後、対物レンズにより記録媒体の情報トラ
ツク上にほぼ直線的に並んだ3つのビームスポツ
トとして照射し、その反射光を光検出器に導き情
報信号とトラツキング誤差信号を検出するように
した光学的情報読み取り装置において、 少なくとも2個に分割された光検出面からなる
第1の光検出面とこの第1の光検出面の両側に配
置された第2の光検出面と第3の光検出面の少な
くとも4個の光検出面で構成されるものであり、
前記第1、第2、第3の各光検出面がひとつの光
学素子として一体的に固定され且つ前記第1、第
2、第3の各光検出面がほぼ同一平面上に配置さ
れた一体型光検出素子を前記記録媒体からの反射
光路中に配置するとともに、前記対物レンズと前
記一体型光検出素子間の光路中に前記記録媒体面
に垂直な方向に関する前記記録媒体の変位に応じ
てビーム形状に変化を生じさせる焦点検出用の光
学素子を配置し、前記3つのビームをすべて前記
焦点検出用の光学素子へ入射させ、前記焦点検出
用の光学素子から発した3つのビームのうち中間
のビームを前記第1の光検出面へ入射させ且つ前
記両側の2つのビームをそれぞれ前記第2の光検
出面と前記第3の光検出面に入射させ、前記第1
の光検出面におけるビーム形状の変化を検出する
ことにより焦点誤差信号を得るとともに前記第2
と第3の光検出面における光量の大きさを比較す
ることによりトラツキング誤差信号を得ることを
特徴とするものである。
The information reading device of the present invention makes a light beam emitted from a light source enter a light splitting element to generate a plurality of beams, and then uses an objective lens to generate three beam spots arranged approximately linearly on an information track of a recording medium. In an optical information reading device, the reflected light is guided to a photodetector to detect an information signal and a tracking error signal. and a second photodetecting surface and a third photodetecting surface disposed on both sides of the first photodetecting surface, at least four photodetecting surfaces,
The first, second, and third photodetecting surfaces are integrally fixed as one optical element, and the first, second, and third photodetecting surfaces are arranged on substantially the same plane. A body type photodetecting element is disposed in the reflected optical path from the recording medium, and in the optical path between the objective lens and the integrated photodetecting element, according to the displacement of the recording medium in a direction perpendicular to the surface of the recording medium. An optical element for focus detection that causes a change in the beam shape is arranged, and all of the three beams are made incident on the optical element for focus detection, and an intermediate of the three beams emitted from the optical element for focus detection is arranged. incident on the first photodetecting surface, and making the two beams on both sides incident on the second photodetecting surface and the third photodetecting surface, and
A focus error signal is obtained by detecting a change in the beam shape on the photodetection surface of the second photodetector.
A tracking error signal is obtained by comparing the amount of light on the third photodetecting surface and the third photodetecting surface.

以下本発明の一実施例を図面に基づき説明す
る。
An embodiment of the present invention will be described below based on the drawings.

第1図は、光学的情報読取装置の焦点検出装置
の一方式の原理を説明するための線図である。レ
ーザ光源1から放射された光(紙面内に直線偏光
している)はコリメータレンズ2によつて平行光
とされ、偏光膜を有する偏光プリズム3、1/4波
長板4および対物レンズ5を経て情報トラツクを
含むデイスク6上に収束される。この光束は凹凸
のビツト形状を持つ情報トラツクにより反射さ
れ、対物レンズ5および1/4波長板4を経て偏光
プリズム3に入射する。偏光プリズム3に入射す
る反射光束は、1/4波長板4の作用により紙面に
対し垂直方向に偏光されているから、この光は偏
光プリズム3で反射される。この偏光プリズム3
で反射された光束を集光レンズ7および円柱レン
ズ8により収束させる。ここで円柱レンズ8は一
軸方向によみ収束作用を持つから、集光レンズ7
および円柱レンズ8による収束ビームの形状は、
デイスク6の位置が上下にずれると、情報トラツ
クに正しく収束された状態(合焦位置)を境とし
て直交した方向に変形する。従来は、この形状変
化を例えば四分割した光検出器(図示せず)によ
り検出して焦点誤差信号を得、この信号によりフ
オーカツシング制御を行つている。
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of one system of a focus detection device of an optical information reading device. Light emitted from a laser light source 1 (linearly polarized in the plane of the paper) is made into parallel light by a collimator lens 2, and then passes through a polarizing prism 3 having a polarizing film, a 1/4 wavelength plate 4, and an objective lens 5. The data are collected on a disk 6 containing information tracks. This light beam is reflected by an information track having a concave and convex bit shape and enters the polarizing prism 3 through the objective lens 5 and the quarter-wave plate 4. Since the reflected light beam incident on the polarizing prism 3 is polarized in a direction perpendicular to the plane of the paper due to the action of the quarter-wave plate 4, this light is reflected by the polarizing prism 3. This polarizing prism 3
The light beam reflected by the condenser lens 7 and the cylindrical lens 8 are converged. Here, since the cylindrical lens 8 has a converging effect in the uniaxial direction, the condenser lens 7
And the shape of the convergent beam by the cylindrical lens 8 is:
When the position of the disk 6 is shifted vertically, it deforms in a direction perpendicular to the state where it is properly focused on the information track (focus position). Conventionally, this shape change is detected by, for example, a quarter-divided photodetector (not shown) to obtain a focus error signal, and focusing control is performed using this signal.

第2図は本願人が先に提案した焦点検出装置の
一例の要部の構成を示す線図である。本例の装置
において、デイスク6の反射光を偏光プリズム3
で反射させる迄は第1図に示す装置と同じ構成な
ので、第1図に示す符号と同一符号は同一光学部
材を表わす。偏光プリズム3で反射した平行光束
を検出プリズム10に入射し、その反射面11に
より反射される光束を検出器12で受光する。反
射面11は、合焦状態での入射光線(平行光束)
に対してほぼ臨界角となるように設定する。この
ようにすれば、合焦状態では偏光プリズム3で反
射された全光線は反射面11で全反射され(実際
には反射面の状態が完全ではないので図示n方向
に幾分の光が透過する)、デイスク6が合焦状態
からa方向にずれると偏光プリズム3で反射され
た光束は反射面11に対して最大ai1〜ai2で示す
傾き成分を持つ光線束となる。またデイスク6が
合焦状態からb方向にずれると、反射面11への
入射光線はbi1〜bi2で示す傾き成分を持つ光線束
となる。すなわち、デイスク6が合焦状態からず
れると、反射面11への入射光線は光軸上の中心
光線(一点鎖線)を除いて臨界角の前後で連続的
に変化する。したがつて、デイスク6がaおよび
b方向に変位して合焦状態からはずれると、反射
面11での反射強度が第3図に示すように臨界角
近傍では僅かな入射角の変化で急激に変化するか
ら、中心光線を含む紙面に対し垂直な面を境とし
て明暗の状態がそれぞれ逆になる。これに対し、
合焦状態では、一様に全反射されるから、このよ
うな明暗は現われない。光検出器12は、このよ
うな反射面11からの反射光の光量分布を検出す
るもので、第2図中に平面図をも示すように、中
心光線(光軸)を境に二分割した二つの受光領域
12A,12Bをもつて構成する。なお、第3図
は検出プリズム10の屈折率が1.50で、P偏光お
よびS偏光におけるそれぞれの反射強度Rpおよ
びRsを示したものである。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of essential parts of an example of a focus detection device previously proposed by the applicant. In the device of this example, the reflected light from the disk 6 is passed through the polarizing prism 3.
Since the structure is the same as that of the apparatus shown in FIG. 1 up to the point where the light is reflected, the same reference numerals as those shown in FIG. 1 represent the same optical members. The parallel light beam reflected by the polarizing prism 3 is incident on the detection prism 10, and the light beam reflected by the reflecting surface 11 is received by the detector 12. The reflective surface 11 reflects the incident light beam (parallel light beam) in a focused state.
The angle is set so that the angle is approximately the critical angle. In this way, in the focused state, all the light reflected by the polarizing prism 3 is totally reflected by the reflecting surface 11 (actually, since the condition of the reflecting surface is not perfect, some light is transmitted in the n direction shown in the figure). ), when the disk 6 deviates from the focused state in the direction a, the light beam reflected by the polarizing prism 3 becomes a light beam having a maximum tilt component of a i1 to a i2 with respect to the reflecting surface 11. Furthermore, when the disk 6 deviates from the focused state in the direction b, the incident light rays on the reflecting surface 11 become a bundle of light rays having tilt components shown by b i1 to b i2 . That is, when the disk 6 is out of focus, the light beams incident on the reflective surface 11 change continuously around the critical angle, except for the central ray (dotted chain line) on the optical axis. Therefore, when the disk 6 is displaced in directions a and b and is out of focus, the intensity of reflection at the reflecting surface 11 suddenly changes with a slight change in the angle of incidence near the critical angle, as shown in FIG. Because the light changes, the light and dark states are reversed across the plane perpendicular to the plane of the paper containing the central ray. On the other hand,
In the focused state, such brightness and darkness do not appear because the light is totally reflected uniformly. The photodetector 12 detects the light intensity distribution of the reflected light from the reflecting surface 11, and is divided into two parts with the central ray (optical axis) as the border, as shown in the plan view in FIG. It is configured with two light receiving areas 12A and 12B. Note that FIG. 3 shows the reflection intensities R p and R s of P-polarized light and S-polarized light, respectively, when the refractive index of the detection prism 10 is 1.50.

なお偏光していない光に対する反射強度は、こ
れらの中間(Rp+Rs)/2となる。
Note that the reflection intensity for unpolarized light is between these two (R p +R s )/2.

第2図において、デイスク6がa方向に変位し
たときは、反射面11に入射する光のうち中心光
線より図において下側の光束は、一番外側の入射
光線ai1を筆頭としてすべての入射光線の入射角
は臨界角よりも小さくなる。したがつて、この部
分では透過光が存在し、一番外側の透過光線ai1
からn迄を含む光線束が透過する。この透過した
部だけ、一番外側の反射光線ai1から中心光線迄
を含む反射光線束の強度は弱められる。反射面1
1に入射する光のうち、中心光線より図において
上側の光束は、一番外側の入射光線ai1を筆頭に
してすべての入射光線の入射角は臨界角よりも大
きくなる。したがつて、この部分では透過光が存
在せず、入射した全ての光線が、一番外側の反射
光線ai2から中心光線迄を含む高速に含まれて反
射する。したがつて、この場合には、光検出器1
2上での光量分布は、受光領域12Aが暗くな
り、受光領域15Bが明るくなる。
In FIG. 2, when the disk 6 is displaced in the direction a, among the light incident on the reflective surface 11, the light beam below the center ray in the figure is composed of all the incident light beams starting from the outermost incident ray a i1 . The angle of incidence of the ray will be smaller than the critical angle. Therefore, there is transmitted light in this part, and the outermost transmitted light ray a i1
A bundle of rays including from n to n is transmitted. Only in this transmitted portion, the intensity of the reflected ray bundle including the outermost reflected ray a i1 to the center ray is weakened. Reflective surface 1
Among the light beams incident on 1, the angles of incidence of all the light beams above the central ray in the figure, starting with the outermost incident ray a i1 , are larger than the critical angle. Therefore, there is no transmitted light in this portion, and all incident light rays, including those from the outermost reflected ray a i2 to the center ray, are included and reflected at high speed. Therefore, in this case, the photodetector 1
Regarding the light amount distribution on 2, the light receiving area 12A becomes dark and the light receiving area 15B becomes bright.

これに対し、デイスク6がb方向に変位したと
きは、反射面11への入射光線の傾きの関係が上
述したa方向の場合と逆になり、したがつて光検
出器12の領域12A,12Bの明暗の関係が逆
になる。この場合の反射面11における反射面お
よび透過光をそれぞれ符号br1,br2およびbt2で示
す。
On the other hand, when the disk 6 is displaced in the b direction, the relationship of the inclination of the incident light beam to the reflective surface 11 is opposite to that in the a direction described above, and therefore The relationship between light and dark is reversed. The reflective surface and transmitted light on the reflective surface 11 in this case are indicated by symbols b r1 , b r2 and b t2 , respectively.

なお、合焦状態では光検出器12の受光領域1
2A,12Bへの入射光量はそれぞれ等しくな
る。
Note that in the focused state, the light receiving area 1 of the photodetector 12
The amounts of light incident on 2A and 12B are equal.

したがつて、角受光領域12A,12Bの出力
の差を検出することにより、その量および極性か
らずれの量および方向を表わす焦点誤差信号を得
ることができ、この信号に基いて対物レンズ5を
光軸方向に移動制御するフオーカツシング制御を
行うことができると共に、受光領域12A,12
Bの出力の和からデイスク6に記録された情報信
号を検出することができる。しかも合焦状態では
反射面11での透過成分が殆んどないから、光量
の損失が極めて少ないと共に、合焦から外れた場
合には、中心光線を境にいずれか一方の側の光束
が全反射され、他方の側の光束の反射強度が極端
に減少するから受光領域12A,12Bにおける
光量差が著しくなる。したがつて、十分正確に焦
点検出を行うことができる。
Therefore, by detecting the difference in the outputs of the angular light-receiving areas 12A and 12B, a focus error signal representing the amount and direction of deviation can be obtained from the amount and polarity, and the objective lens 5 is adjusted based on this signal. Focusing control that controls movement in the optical axis direction can be performed, and the light receiving areas 12A, 12
The information signal recorded on the disk 6 can be detected from the sum of the B outputs. Moreover, in the in-focus state, there is almost no transmitted component on the reflective surface 11, so the loss of light quantity is extremely small, and when the focus is out of focus, the light beam on either side of the center ray is completely absorbed. Since the reflected light beam is reflected and the reflected intensity of the light beam on the other side is extremely reduced, the difference in light amount between the light receiving areas 12A and 12B becomes significant. Therefore, focus detection can be performed with sufficient accuracy.

上記第1,2図の焦点検出装置は、光学的情報
読取装置の機能として必要なトラツキング誤差信
号を検出する機能が付加されていない。
The focus detection devices shown in FIGS. 1 and 2 do not have a function to detect a tracking error signal, which is necessary as a function of an optical information reading device.

ビデオデイスクの様な情報記録媒体から情報を
読み取る際には上述したようにフオーカツシング
制御として光スポツトが常に情報記録面に収束す
るようにする必要があると共に光スポツトが所定
の情報トラツクから外れることなく常にその上を
走査するようにトラツキング制御が必要である。
When reading information from an information recording medium such as a video disk, as mentioned above, it is necessary to perform focusing control so that the light spot always converges on the information recording surface, and also to prevent the light spot from deviating from the predetermined information track. Tracking control is required to always scan over it.

第4図は本発明の光学的情報読取装置の一例の
構成を示す線図であり、当該装置では情報信号、
焦点誤差信号並びにトラツキング誤差信号の3つ
の信号が検出できる。レーザ光源21から放射さ
れた光をリレーレンズ22A,22Bに導き、こ
れらリレーレンズ22A,22B間に平行光路中
に回析格子23を配置し、3つのビームを作成す
る。これらビームをコリメータレンズ24によつ
てそれぞれ平行光束とし、偏光膜を有する偏光プ
リズム25、1/4波長板26および対物レンズ2
7を経て情報トラツクを含むデイスク28上に収
束させる。3ビームのデイスク28上での位置関
係は、例えば第5図に示すように、デイスク28
のトラツク29の方向で、スポツト30Aを中心
にスポツト30Bと30Cとが互いに反対方向に
わずかずつずれるように配置し中間のスポツト3
0Aをフオーカツシング制御および情報読み取り
用とし、両側のスポツト30B,30Cをトラツ
キング制御用とする。第4図において、デイスク
28上に収束された各ビームの反射光束は、対物
レンズ27、1/4波長板26および偏光プリズム
25を経て、第2図に示したと同様な検出プリズ
ム31に入射させるが、本実施例では各ビームが
デイスク28上で合焦状態にあるとき、対物レン
ズ27を経た各ビームの反射光束がほぼ平行光束
となるようにし、これら各ビームの平行反射光束
を、該平行反射光束に対してほぼ臨界各になるよ
うに設定した反射面32を有する前記検出プリズ
ム31と偏光プリズム25との間に凸円柱レンズ
33を配置して、デイスク28に形成したトラツ
ク29の幅方向にのみ収束させ、これら各ビーム
の反射面32での反射光束を、凸円柱レンズ33
の焦点面に光検出器34を配置して受光する。こ
のようにすれば、合焦状態においては、第6図の
凸円柱レンズ33、検出プリズム31および光検
出器34の部分の斜視図を示すように、凸円柱レ
ンズ33を通つた各ビームの反射光束は検出プリ
ズム31の反射面32でほぼ全反射され、光検出
器34に入射する各ビームの反射光束のスポツト
35A,35Bおよび35Cは、凸円柱レンズ3
3の焦点位置において各反射光束の中心光線と直
交する平面で、各反射光束の中心線を結ぶ直線に
関して対称で、かつトラツク29の方向に平行に
延在することになる。なお、第5図および第6図
において、スポツト30Aと35A、30Bと3
5Bおよび30Cと35Cはそれぞれ対応する。
また、対物レンズ27のデイスク28に対する合
焦状態が外れ、対物レンズ27の焦点位置がデイ
スク28の前後に位置すると、光検出器34上の
スポツト35A〜35Cは第2図において説明し
たと同様に、各反射光束の中心光線を結ぶ直線を
境として明暗の状態がそれぞれ逆になる。更に、
デイスク28上での各ビームスポツト30A〜3
0Cの位置が第5図に示す状態からデイスク28
の移動によりトラツク29の幅方向に左右にずれ
ると、トラツキング制御用スポツト30B,30
Cに対応する光検出器34上のスポツト35B,
35Cはその明暗の状態がそれぞれ逆になる。光
検出器34は、上述したような各反射光束の光量
分布を検出するもので、第6図に示すように、フ
オーカツシング制御および情報読み取り用ビーム
の反射光束はその中心光線(光軸)を境に2分割
した2つの受光領域34A1,34A2で受光し、
他の2つのトラツキング制御用ビームのそれぞれ
の反射光束は、2分割した受講領域34A1,3
4A2の両側にそれぞれ設けた受光領域34Bお
よび34Cでそれぞれ受光するように構成する。
この光検出器34は第6図の様にトラツキング誤
差信号検出用の受光領域34Bと34Cが情報信
号と焦点誤差信号検出用の受光領域34A1、と
34A2を近接した状態で挟むように配置されて
いる。更にこれらの受光領域34A1,34A2
34B,34Cは検出面が同一平面上に配置さ
れ、しかもこれらの領域は一体的に結合された構
成になつている。第7図A〜Cに示すように、受
光領域34A1,34A2の出力を加算器36に供
給することにより、その出力からトラツク29に
記録された情報信号を検出することができると共
に、これら出力を差動増幅器37に供給すること
により、その出力から焦点誤差信号を検出するこ
とができる。また、受光領域34B,34Cの出
力を差動増幅器38に供給することにより、その
出力からトラツキング誤差信号を検出することが
できる。なお、第7図においてAは、第5図に示
すようにフオーカツシングおよび読み取り用ビー
ムのスポツト30Aのトラツク29上に正確に位
置していると共に、各ビームがデイスク28上に
結像している合意状態にある場合を示し、Bは対
物レンズ27の焦点位置がデイスク28よりも手
前に位置し、かつデイスク28上での各スポツト
が、第5図に示す状態からトラツク29の幅方向
で一方の側にずれた状態にある場合を示し、また
Cは対物レンズ27の焦点位置がデイスク28よ
りも先方に位置し、かつデイスク28上での各ス
ポツトが第7図Bとは逆方向にずれた状態にある
場合を示している。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of an example of an optical information reading device of the present invention, in which information signals,
Three signals can be detected: a focus error signal and a tracking error signal. Light emitted from a laser light source 21 is guided to relay lenses 22A and 22B, and a diffraction grating 23 is placed in a parallel optical path between these relay lenses 22A and 22B to create three beams. These beams are each made into parallel light beams by a collimator lens 24, a polarizing prism 25 having a polarizing film, a 1/4 wavelength plate 26, and an objective lens 2.
7 and converge on the disk 28 containing the information track. The positional relationship of the three beams on the disk 28 is, for example, as shown in FIG.
In the direction of the track 29, the spots 30B and 30C are arranged so as to be slightly shifted in opposite directions with the spot 30A at the center, and the middle spot 3
0A is used for focusing control and information reading, and spots 30B and 30C on both sides are used for tracking control. In FIG. 4, the reflected light flux of each beam converged on the disk 28 passes through an objective lens 27, a quarter-wave plate 26, and a polarizing prism 25, and enters a detection prism 31 similar to that shown in FIG. However, in this embodiment, when each beam is in focus on the disk 28, the reflected light flux of each beam that has passed through the objective lens 27 is made to become a substantially parallel light flux, and the parallel reflected light flux of each of these beams is A convex cylindrical lens 33 is disposed between the polarizing prism 25 and the detection prism 31, which has a reflective surface 32 set to be almost critical to the reflected light beam, and the track 29 is formed on the disk 28 in the width direction. The reflected light flux of each of these beams on the reflecting surface 32 is passed through a convex cylindrical lens 33.
A photodetector 34 is placed on the focal plane of the photodetector 34 to receive light. In this way, in the focused state, each beam is reflected after passing through the convex cylindrical lens 33, as shown in the perspective view of the convex cylindrical lens 33, the detection prism 31, and the photodetector 34 in FIG. The light beam is almost completely reflected by the reflecting surface 32 of the detection prism 31, and spots 35A, 35B and 35C of the reflected light beams of each beam incident on the photodetector 34 are formed by the convex cylindrical lens 3.
It is a plane perpendicular to the center ray of each reflected light beam at the focal position of No. 3, is symmetrical with respect to the straight line connecting the center lines of each reflected light beam, and extends parallel to the direction of the track 29. In addition, in FIGS. 5 and 6, spots 30A and 35A, 30B and 3
5B, 30C and 35C correspond to each other.
Further, when the objective lens 27 is out of focus on the disk 28 and the focal position of the objective lens 27 is positioned in front of or behind the disk 28, the spots 35A to 35C on the photodetector 34 will be moved in the same way as described in FIG. , the bright and dark states are reversed with respect to the straight line connecting the center rays of each reflected light beam. Furthermore,
Each beam spot 30A-3 on the disk 28
From the state where the 0C position is shown in Fig. 5, the disk 28
When the track 29 shifts left and right in the width direction due to movement of the track 29, the tracking control spots 30B, 30
A spot 35B on the photodetector 34 corresponding to C,
In 35C, the brightness and darkness are reversed. The photodetector 34 detects the light intensity distribution of each reflected light beam as described above, and as shown in FIG. The light is received in two light-receiving areas 34A 1 and 34A 2 divided into two with
The respective reflected luminous fluxes of the other two tracking control beams are divided into two areas 34A 1 and 3
The light receiving areas 34B and 34C provided on both sides of 4A2 are configured to receive light, respectively.
As shown in FIG. 6, this photodetector 34 is arranged so that light receiving areas 34B and 34C for tracking error signal detection closely sandwich light receiving areas 34A 1 and 34A 2 for detecting information signals and focus error signals. has been done. Furthermore, these light receiving areas 34A 1 , 34A 2 ,
The detection surfaces 34B and 34C are arranged on the same plane, and these regions are integrally connected. As shown in FIGS. 7A to 7C, by supplying the outputs of the light receiving areas 34A 1 and 34A 2 to the adder 36, the information signals recorded on the track 29 can be detected from the outputs, and the information signals recorded on the tracks 29 can also be detected. By supplying the output to the differential amplifier 37, a focus error signal can be detected from the output. Furthermore, by supplying the outputs of the light receiving regions 34B and 34C to the differential amplifier 38, a tracking error signal can be detected from the outputs. In addition, in FIG. 7, A is located exactly on the track 29 of the focusing and reading beam spot 30A as shown in FIG. 5, and each beam is imaged on the disk 28. In B, the focal position of the objective lens 27 is located in front of the disk 28, and each spot on the disk 28 has changed in the width direction of the track 29 from the state shown in FIG. C shows the case where the focal point of the objective lens 27 is located ahead of the disk 28, and each spot on the disk 28 is in a direction opposite to that shown in FIG. 7B. This shows a case where the image is out of alignment.

第7図から明らかなように、本実施例において
は、光検出器34の受光領域34A1,34A2
出力の差および受光領域34B,34Cの出力の
差を検出することにより、その量および極性から
ずれの量および方向を表わす焦点誤差信号および
トラツキング誤差信号を得ることができるから、
これら誤差信号に基いて対物レンズ27を光軸方
向に移動制御するフオーカツシング制御および対
物レンズ27を光軸と直交するトラツク29の幅
方向に移動制御するトラツキング制御を正確に行
なうことができる。
As is clear from FIG. 7, in this embodiment, by detecting the difference between the outputs of the light receiving areas 34A 1 and 34A 2 of the photodetector 34 and the difference between the outputs of the light receiving areas 34B and 34C, the amount and Since it is possible to obtain a focus error signal and a tracking error signal that represent the amount and direction of deviation from polarity,
Based on these error signals, focusing control for controlling the movement of the objective lens 27 in the optical axis direction and tracking control for controlling the movement of the objective lens 27 in the width direction of the track 29 perpendicular to the optical axis can be performed accurately.

第8図は本発明光学的情報読取装置の更に他の
例の構成を示す線図である。本例ではコリメータ
レンズ24を偏光プリズム25と対物レンズ27
との間に配置してデイスク28からの反射光束を
収束光とし、偏光プリズム25を経た収束反射光
束を凹円柱レンズ41により検出プリズム31の
反射面32における入射面の方向においてのみ平
行光束となるように発散させてから、検出プリズ
ム31を経て光検出器42に入射させるようにし
た点が上述した実施例と異なるものである。光検
出器42は、コリメータレンズ24の焦点位置
で、かつ凹円柱レンズ41の焦点位置に配置す
る。したがつて、第4図に示す実施例と同様に、
リレーレンズおよび回析格子を用いて3ビームを
作成し、これらビームを偏光プリズム25を経て
コリメータレンズ24に導くと共に、光検出器4
2も第6図に示すと同様に構成すれば、3ビーム
により情報信号、焦点誤差信号およびトラツキン
グ誤差信号を検出することができる。第8図にお
いて破線で示す光線は、紙面に対し垂直な方向
(トラツクの幅方向)の両外側の光線を示す。
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of still another example of the optical information reading device of the present invention. In this example, the collimator lens 24 is replaced by a polarizing prism 25 and an objective lens 27.
The convergent reflected light beam passing through the polarizing prism 25 is turned into a parallel light beam only in the direction of the incident surface on the reflective surface 32 of the detection prism 31 by the concave cylindrical lens 41. The difference from the above-described embodiment is that the light is made to diverge in this manner and then enter the photodetector 42 through the detection prism 31. The photodetector 42 is arranged at the focal position of the collimator lens 24 and at the focal position of the concave cylindrical lens 41. Therefore, similar to the embodiment shown in FIG.
Three beams are created using a relay lens and a diffraction grating, and these beams are guided through a polarizing prism 25 to a collimator lens 24, and a photodetector 4.
If 2 is configured in the same manner as shown in FIG. 6, an information signal, a focus error signal, and a tracking error signal can be detected using three beams. The light rays indicated by broken lines in FIG. 8 indicate the light rays on both outer sides in the direction perpendicular to the paper (width direction of the track).

第9図は本発明光学的情報読取装置の更に他の
例の構成を示す線図である。本例では、レーザ光
源21から放射された光をコリメータレンズ2
4、凹円柱レンズ43、偏光プリズム25および
凸円柱レンズ44を経て平行光束とし、これを1/
4波長板26および対物レンズ27を経てデイス
ク28上に収束させ、その反射光束を対物レンズ
27、1/4波長板26、凸円柱レンズ44、偏光
プリズム25および検出プリズム31を経て光検
出器45に導くようにしたものである。凸円柱レ
ンズ44は上述した実施例と同様に反射光束を検
出プリズム31の反対面における入射面に対して
直交する方向においてのみ収束させるものとし、
光検出器45は凸円柱レンズ44の焦点面または
対物レンズ27の瞳面の像面に配置する。本実施
例は、レーザ光源21としてビームの発散角が
縦、横で大きく異るレーザ光源、例えばDH(ダ
ブルヘテロ)レーザを用いるものである。このよ
うなレーザ光源をそのまま用いると大部分の光は
対物レンズ開口でけられるため効率が悪い。そこ
で、本実施例では、凹、凸円柱レンズ43,44
でビームを整形し、レーザ光源21から放射され
たビームをほぼ全部対物レンズ27に導くことに
より、ビームの利用効率を向上させるものであ
る。また、凸円柱レンズ44により反射光束を検
出プリズム31の反射面32における入射面に対
して直交する方向においてのみ収束させ、検出プ
リズム31の反射面32における入射面方向はほ
ぼ平行光束として、偏光プリズム25を経て検出
プリズム31に導くものであるから、上述した実
施例と同様、3ビーム方式のビームで情報信号、
焦点誤差信号およびトラツキング誤差信号を有効
に検出することができる。
FIG. 9 is a diagram showing the configuration of still another example of the optical information reading device of the present invention. In this example, the light emitted from the laser light source 21 is transferred to the collimator lens 2.
4. A parallel beam of light passes through the concave cylindrical lens 43, the polarizing prism 25 and the convex cylindrical lens 44, and this is 1/
The reflected light beam passes through the 4-wave plate 26 and the objective lens 27 and is converged onto the disk 28, and the reflected light beam passes through the objective lens 27, the 1/4-wave plate 26, the convex cylindrical lens 44, the polarizing prism 25, and the detection prism 31, and is sent to the photodetector 45. It was designed to lead to. The convex cylindrical lens 44 converges the reflected light beam only in the direction orthogonal to the incident surface on the opposite surface of the detection prism 31, as in the above-described embodiment.
The photodetector 45 is arranged on the focal plane of the convex cylindrical lens 44 or on the image plane of the pupil plane of the objective lens 27. In this embodiment, the laser light source 21 is a laser light source whose beam divergence angles are greatly different vertically and horizontally, such as a DH (double hetero) laser. If such a laser light source is used as is, most of the light will be eclipsed by the objective lens aperture, resulting in poor efficiency. Therefore, in this embodiment, the concave and convex cylindrical lenses 43 and 44 are
By shaping the beam and guiding almost all of the beam emitted from the laser light source 21 to the objective lens 27, the beam utilization efficiency is improved. In addition, the convex cylindrical lens 44 converges the reflected light beam only in the direction orthogonal to the plane of incidence on the reflection surface 32 of the detection prism 31, and the direction of the plane of incidence on the reflection surface 32 of the detection prism 31 is almost parallel to the polarization prism. 25 to the detection prism 31, the information signal,
Focus error signals and tracking error signals can be effectively detected.

以上の様に本発明は記録媒体面に垂直な方向の
記録媒体の変位に応じてビーム形状に変化を与え
る例えば前記検出プリズム31の様な焦点検出用
の光学素子に3つのビームを入射させるととも
に、上記光学素子から発した3つのビームを一体
型光検出素子へ入射させ中間のビームのビーム形
状の検出と両側のビームの光量の大きさの比較検
出とにより、ひとつの光検出素子によりトラツキ
ング誤差信号と焦点誤差信号が同時に検出できる
3ビーム方式による小型且つ低価格の装置を提供
できるものである。
As described above, the present invention allows three beams to be incident on an optical element for focus detection, such as the detection prism 31, which changes the beam shape according to the displacement of the recording medium in the direction perpendicular to the surface of the recording medium. , the three beams emitted from the above optical element are incident on the integrated photodetector, and the beam shape of the intermediate beam is detected and the light intensity of the beams on both sides are compared and detected, and the tracking error is detected by one photodetector. It is possible to provide a compact and low-cost device using a three-beam system that can detect signals and focus error signals simultaneously.

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

第1図は焦点検出方式を適用する光学的読取装
置の構成を示す線図、第2図は本願人が先に提案
した焦点検出装置の一例の構成を示す線図、第3
図は臨界角近傍での反射強度の一例を示す線図、
第4図は本発明光学的情報読取装置の一例の構成
を示す線図、第5図は第4図に示すデイスク上で
の3ビームのスポツトの位置関係の一例を示す平
面図、第6図は第4図に示す凸円柱レンズ33、
検出プリズム31および光検出器34の部分の斜
視図、第7図A,BおよびCは第4図に示す実施
例における情報信号、焦点誤差信号およびトラツ
キング誤差信号の検出態様を示す線図である。第
8図および第9図はそれぞれ本発明光学的情報読
取装置の更に他の例の構成を示す線図である。 21……レーザ光源、22A,22B……リレ
ーレンズ、23……回析格子、24……コリメー
タレンズ、25……偏光プリズム、26……1/4
波長板、27……対物レンズ、28……デイス
ク、29……トラツク、30A,30B,30C
……スポツト、31……検出プリズム、32……
反射面、33……凸円柱レンズ、34……光検出
器、34A1,34A2,34B,34C……受光
領域、35A,35B,35C……スポツト、3
6……加算器、41……凹円柱レンズ、42……
光検出器、43……凹円柱レンズ、44……凸円
柱レンズ、45……光検出器。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an optical reading device that applies the focus detection method, FIG. 2 is a diagram showing the configuration of an example of the focus detection device previously proposed by the applicant, and FIG.
The figure is a diagram showing an example of reflection intensity near the critical angle.
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of an example of the optical information reading device of the present invention, FIG. 5 is a plan view showing an example of the positional relationship of the three beam spots on the disk shown in FIG. 4, and FIG. is a convex cylindrical lens 33 shown in FIG.
A perspective view of the detection prism 31 and the photodetector 34, and FIGS. 7A, B, and C are diagrams showing how the information signal, focus error signal, and tracking error signal are detected in the embodiment shown in FIG. 4. . FIGS. 8 and 9 are diagrams each showing the configuration of still another example of the optical information reading device of the present invention. 21...Laser light source, 22A, 22B...Relay lens, 23...Diffraction grating, 24...Collimator lens, 25...Polarizing prism, 26...1/4
Wave plate, 27...Objective lens, 28...Disk, 29...Track, 30A, 30B, 30C
... Spot, 31 ... Detection prism, 32 ...
Reflective surface, 33... Convex cylindrical lens, 34... Photodetector, 34A 1 , 34A 2 , 34B, 34C... Light receiving area, 35A, 35B, 35C... Spot, 3
6... Adder, 41... Concave cylindrical lens, 42...
Photodetector, 43... Concave cylindrical lens, 44... Convex cylindrical lens, 45... Photodetector.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 光源から放射された光束を光分割素子に入射
させて複数のビームを発生させた後、対物レンズ
により記録媒体の情報トラツク上にほぼ直線的に
並んだ3つのビームスポツトとして照射し、その
反射光を光検出器に導びき情報信号とトラツキン
グ誤差信号を検出するようにした光学的情報読取
装置において、 少なくとも2個に分割された光検出面からなる
第1の光検出面とこの第1の光検出面の両側に配
置された第2の光検出面と第3の光検出面の少な
くとも4個の光検出面で構成されるものであり、
前記第1、第2、第3の各光検出面がひとつの光
学素子として一体的に固定され且つ前記第1、第
2、第3の各光検出面がほぼ同一平面上に配置さ
れた一体型光検出素子を前記記録媒体からの反射
光路中に配置するとともに、前記対物レンズと前
記一体型光検出素子間の光路中に前記記録媒体面
に垂直な方向に関する前記記録媒体の変位に応じ
てビーム形状に変化を生じさせる焦点検出用の光
学素子を配置し、前記3つのビームをすべて前記
焦点検出用の光学素子へ入射させ、前記焦点検出
用の光学素子から発した3つのビームのうち中間
のビームを前記第1の光検出面へ入射させ且つ前
記両側の2つのビームをそれぞれ前記第2の光検
出面と前記第3の光検出面に入射させ、前記第1
の光検出面におけるビーム形状の変化を検出する
ことにより焦点誤差信号を得るとともに前記第2
と第3の光検出面における光量の大きさを比較検
出することによりトラツキング誤差信号を得るこ
とを特徴とした光学的情報読取装置。 2 前記第2の光検出面と前記第3の光検出面は
いずれも前記第1の光検出面に近接していること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光学的
情報読取装置。
[Scope of Claims] 1. After the light beam emitted from the light source is incident on a light splitting element to generate a plurality of beams, an objective lens is used to spot three beam spots arranged approximately linearly on the information track of the recording medium. In an optical information reading device, the reflected light is guided to a photodetector to detect an information signal and a tracking error signal. It is composed of at least four photodetecting surfaces, a second photodetecting surface and a third photodetecting surface disposed on both sides of the first photodetecting surface,
The first, second, and third photodetecting surfaces are integrally fixed as one optical element, and the first, second, and third photodetecting surfaces are arranged on substantially the same plane. A body type photodetecting element is disposed in the reflected optical path from the recording medium, and in the optical path between the objective lens and the integrated photodetecting element, according to the displacement of the recording medium in a direction perpendicular to the surface of the recording medium. An optical element for focus detection that causes a change in the beam shape is arranged, and all of the three beams are made incident on the optical element for focus detection, and an intermediate of the three beams emitted from the optical element for focus detection is arranged. incident on the first photodetecting surface, and making the two beams on both sides incident on the second photodetecting surface and the third photodetecting surface, and
A focus error signal is obtained by detecting a change in the beam shape on the photodetection surface of the second photodetector.
An optical information reading device characterized in that a tracking error signal is obtained by comparing and detecting the magnitude of the amount of light on the first and third photodetecting surfaces. 2. The optical information reading device according to claim 1, wherein the second photodetection surface and the third photodetection surface are both close to the first photodetection surface. .
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