JPH077517B2 - 自動焦点調整装置 - Google Patents

自動焦点調整装置

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JPH077517B2
JPH077517B2 JP63084729A JP8472988A JPH077517B2 JP H077517 B2 JPH077517 B2 JP H077517B2 JP 63084729 A JP63084729 A JP 63084729A JP 8472988 A JP8472988 A JP 8472988A JP H077517 B2 JPH077517 B2 JP H077517B2
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photodetector
light
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reflectance
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彰洋 坂口
陽一 斉藤
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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、ビデオディスク等のようにディスク上に記録
された情報を光学的に読み取る光学的再生装置、あるい
はディスクに情報を光学的に記録再生しようとする光学
的記録再生装置であって、特にディスクよりの反射光を
利用し、各サーボをかけるためのサーボ信号および再生
信号を得るための光学系における自動焦点調整装置に関
するものである。
従来の技術 一般に、ビデオディスクや光学的記録再生装置において
は、情報を高密度に記録,再生するために、ディスク上
のトラックは、例えばその幅が0.6μm、そのピッチが
1.6μmと微細なスパイラルあるいは同心円の形状とな
っている。前記ディスクにはφ1μm以下に絞り込まれ
た微小スポット光が照射され、その反射光からディスク
上の情報が読み出されている。
かかる装置においては、少なくとも2つのサーボ技術が
必要である。1つはでディスクの回転に伴い回転方向と
垂直な方向にディスクが面ブレをおこすが、前記面ブレ
に対し前記φ1μm以下に絞られた微小スポット光が常
にディスク上に照射できるように光学系を追従させるサ
ーボで、このサーボはフォーカスサーボと呼ばれてい
る。他方はディスクの回転に伴い前記トラックが偏心等
によりディスクの半径方向に移動するが、これに対し常
に前記微小スポット光が前記トラック上を照射するよう
に光学系を追従させるサーボで、このサーボはトラッキ
ングサーボと呼ばれている。
前記フォーカスおよびトラッキングサーボを行うための
サーボ信号(誤差信号)はディスクの反射光より得てお
り、具体的な光学系としては例えば第4図,第5図に示
すような光学系が提案されている。
第4図(a)はその光学系の正面図、第4図(b)は同
側面図を示す。第4図において、ディスク7よりの反射
光は凸レンズ8により結像される。前記結像する光路中
に分割プリズム12を傾けて置くと、前記分割プリズムの
上面12aより得られる第1の反射光と、下面12bより得ら
れる第2の反射光は分離して各々光検出器13に導かれ
る。ここで前記分割プリズムは例えば1枚のガラス板か
らなり、上面12aの光反射率をRa,光透過率をTaまた下面
12bの光反射率をRbとした時、以下の第(1)式に示す
様な関係になるように各反射率,光透過率は選べば前記
第1の反射光の強さと、前記第2の反射光の強さは等し
くなる。
Ra=Ta2×Rb ……(1) 前記第1,第2の反射光の結像位置は、第5図に示すよう
に、前記分割プリズムで生ずる光路差の分だけP1,P2
X方向にズレタ位置となる。前記両結像位置P1とP2のほ
ぼ中央の位置に光入射方向から見れば6分割された検出
面13a〜13fを有する光検出器13が置かれており、分割さ
れた光検出器13の検出面13e,13bより幅が広く、かつお
互いの直径がほぼ等しい光スポット14,15が光検出器13
に照射されている。6分割された光検出器13の検出面13
a〜13fの出力電流をIa〜Ifとすると、フォーカス誤差信
号FEは第2式より、 FE=(Ib+Id+If)‐(Ia+Ic+Ie) ……(2) あるいは FE=Ib-Ie となる。
前記誤差信号が得られる原理について以下に述べる。
第5図はフォーカス誤差信号を得る方法についてのみ説
明するために第4図を簡略化した図であり、第4図と同
様の構成要素については同一の付号を付している。第5
図において、第5図(a)は絞りレンズ6とディスク検
出が所望の距離より近づきすぎた場合、第5図(b)は
丁度所望の距離、すなわちディスク面上に丁度入射光が
フォーカスされた場合(以下これをフォーカス位置にあ
ると呼ぶ)、第5図cは前記所望の距離より長くなった
場合をそれぞれ示している。
まず、第5図(a)に示したように、絞りレンズ6とデ
ィスク7とが前記所望の距離より近づきすぎると、凸レ
ンズ8により絞られる反射光の結像位置P1,P2は光検出
器13より遠くなる。従ってこの場合、光検出器上の前記
第1の反射光の光スポット14の直径より前記第2の反射
光の光スポット15の直径が小さくなり、光検出器13の検
出面13a,13c,13eに受光される光量より光検出器13の検
出面13b,13d,13fに受光される光量の方が多くなる。逆
に第5図(c)に示すように絞りレンズ6とディスク7
とが前記所望の距離より遠ざかると、前記光スポット14
の直径より前記光スポット15の直径の方が大きくなり、
検出面13b,13d,13fに受光される光量より検出面13a,13
c,13eに受光される光量の方が多くなる。
また第5図(b)に示すようにフォーカス位置にある場
合、前記両光スポット14と15の径がほぼ等しくなり、検
出面13b,13d,13fに受光される光量と、検出面13a,13c,1
3eに受光される光量とは等しくなる。従って第(2)式
に示す各光検出器の出力電流の差をとればフォーカス誤
差信号FEが得られ、 Ia+Ic+Ie=Ib+Id+Ifとなるようにサーボをかければ
フォーカスサーボが実現できる。
第5図の構成において、例えば温度変動、ショック等の
環境条件の変化により、 (1) 光検出器13がY,Z方向に変位する。
(2) 凸レンズ8へ入射する平行光が一点鎖線にて示
す様に角度θだけずれる。
(3) 光源1(第4図)がY,Z方向に変位する。
等の光学部品の変位,光軸移動が生じると、前記両光ス
ポット14,15はY,Z方向に移動するが、両光スポット間の
距離lが前記変位より十分大きければ、第(2)式に示
す。
FE=(Ib+Id+If)‐(Ia+Ic+Ie)にはお互いキャン
セルされて何等の影響ではない。前記キャンセルの1例
を両光スポット14,15がZ方向にずれた場合で説明す
る。例えば両光スポットが+Z方向にズレると各検出面
13a,13dに受光される光量は増え、検出面13b,13eおよび
13c,13fに受光される光量は減る。両光スポットの形状
は全く同じなので FE={(Ib-α)+(Id+β)(If-γ)} −{(Ie-α)+(Ia+β)+(Ic-γ)} =(Ib+Id+If)‐(Ie+Ia+Ic) となりFE変動(フォーカス位置の変化)は生じない。
FE=Ib-Ieの時も同じ原理となる。
また各光検出器の出力信号Ia〜Ifに含まれるノイズ信号
Na〜Nfにおいて、光軸中心に近い光を受け出力するNb,N
eと、光軸中心より離れた光を受け出力するNa,Ndおよび
Nc,Nfとは前述の様に周波数特性は異なる。しかし両光
スポット14,15は強度的に2分しただけで形状は全く等
しいため、Na=Nd,Nb=Ne,Nc=Nfとなり、フォーカス誤
差信号FEにはノイズがお互いにキャンセルされ前記FE信
号のS/Nは非常の良くなる。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記した構成では以下に示す問題点を有し
ていた。即ち、第4図,第5図に示したようにフォーカ
ス誤差信号は FE=(Ib+Id+If)‐(Ia+Ic+Ie) あるいは FE=(Ib-Ie) となる。そして、上面12a,下面12bの光反射率Ra,Rbのバ
ラツキにより、光検出器上で2つのビームスポットを同
径に、また同じ光量になるような調整が必要とされた。
現行の分割プリズム12の反射膜Ra,Rbは2面とも別々コ
ーティングされているため、次のような問題点を有して
いた。
2つのビームが検出器上で同じ光量なるように第1
面の反射率をRaとすると、第2面の反射率Rbは、 Ra=(1-Ra)・Rb となるような反射率Rbの膜をつけねばならず、蒸着工程
が大変である。
別々のコーティングであるため、ロット毎のバラツ
キが大きい。A面の反射光量P1,B面の反射光量P2とする
と P1=Ra*Po,P2=(1-Pa)*Rb*Po ここで、P1とP2の比Kは K=P1/P2=Ra/(1-Ra)*Rb となる。ここでRa=20%とするとRb=25%となり、その
各々の反射率のバラツキを±4%とする。
K=(0.2±0.04)/{1−(0.2±0.04)*(0.25±0.
04) =0.70〜1.36 となり、このバラツキの範囲でフォーカスエラー信号と
なってあらわれる。
半導体レーザの波長が温度によりシフトした時、膜
の波長に対する依存性が違うため、温度変化が生じた
時、膜の反射率が変化してしまう。この変化はフォーカ
スエラー信号の誤差になってあらわれる。
これらのことが原因で上記のような構成では比検出器上
に2つのビームを理想位置にもってくる調整が複雑で大
変な労力を要していた。
本発明は上記問題点に鑑み、調整を簡易化できる自動焦
点調整装置を提供するものである。
課題を解決するための手段 この目的を達成するために本発明の自動焦点調整装置
は、光学系から出た光を記録媒体上に微小に絞り込み、
記録再生または再生のみにするように構成されるととも
に、前記記録媒体よりの反射光を結像するまでの光路中
におかれた光強度を略2分し、かつ同一光路,同一平面
上にない位置に分離して結像させる第1の反射面と第2
の反射面をもつ分割プリズムと、前記分離された両反射
光の光路に沿って前記両結像位置のほぼ中間に置かれた
光検出器とを備え、前記検出器が前記両反射光を別々に
受光するように少なくとも2つ以上に分割されており、
かつその幅が受光する光スポットの径より小さくした自
動焦点調整装置において、分割プリズムの第1面と第2
面の反射膜のコーティングを同一反射率にし、かつ同時
コーティングしたことを特長とするものである。そし
て、第1面と第2面の反射率をそれぞれRaとすると、発
生するフォーカスエラー信号FEは FE=P1-P2 =G1*Ra*K-G2*(1-Ra)*Ra Ra:第1および第2の反射面の反射率 G1:第1ビームの増幅器の増幅度 G2:第2ビームの増幅器の増幅度 となる。かつRaを約20%にすると、光量バラツキは、お
およそ1/3にすることができる。ここでFE=0となるよ
うなG1およびG2を設定すると G2=G1/(1-Ra) ……(3) となる。よって第1ビームと第2ビームの増幅器の増幅
度G2をほぼ上記式(3)の関係に設定する構成をもつも
のである。
作用 本発明は上記した構成により、記録媒体からの反射光を
検出器上で結像するときに生じる分割プリズムの反射膜
のバラツキを光学的に小さくすることもでき、ビームを
ディスクに対してジャストフォーカスさせることが容易
になり、また温度変動に対して強くなる。
実施例 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
する。
第1図は本発明の一実施例における光学的記録再生装置
の光学系の要部正面及び要部側面図を、第2図は同要部
概略側面図、第3図は光検出器の検出面の上面図を示す
ものである。尚、各図において、第4図,第5図と同一
部には同番号を付し説明を省略する。第6図は同光学系
で検出されたフォーカスサーボ信号の初段要部回路図を
示すものである。
第1図において、分割プリズム18の反射面18a,18bは同
一コートを施してある。この分割プリズムを用いた本実
施例の光学系について説明する。
第1図(a)は本実施例の光学系の概略正面図、第1図
(b)は同側面図を示すものである。尚、第1図
(a),(b)は互いに重複する部分は一部省いてい
る。
第1図において、半導体レーザ1を出た光はコリメート
レンズ2、ビーム整形用プリズム16を介して偏光ビーム
スプリッタ17に入射される。
偏光ビームスプリッタ17に入射されたレーザ光は反射さ
れ、λ/4板、対物レンズ6aを介しディスク7に照射され
る。ディスク7からの反射光は同経路を通り全反射プリ
ズム4で全反射され、単レンズ8を介して、反射面18a,
18bを同時コートし、同一反射率にした分割プリズム18
に入射される。分割プリズムに入射された光のうち一部
は、また反射面18aで反射するとともに残りの光を透過
し、透過した光は次の反射面18bで反射し、共に光検出
器13でビームスポットを形成する。尚、分割プリズム18
cは光路長を調整するために光の進行方向に対して突出
している。
以上のように構成された本実施例の動作を以下に説明す
る。
第1反射面18a,第2反射面18bを同時コーティングされ
た分割プリズムは、下記の点で改善されることになる。
2つのビームの反射率はRaで同一コーティングされるの
で、コーティングのバラツキは相対的にキャンセルされ
てしまう。つまり第1面の反射光量をP1,第2面の反射
光量をP2とすると P1=Ra*Po P2=(1-Ra)*Ra*Po したがって、P1とP2の比Kは K=P1/P2 =1/(1-Ra) となる。
ここで、Ra=20%とすると、その各々の反射率のバラツ
キを±4%とする。
K=1/{1-(0.2±0.04)} =1.19〜1.32 となり、バラツキは約1/5にすることができる。また半
導体レーザの波長が温度変動によりシフトしても、波長
変動に対する反射率の変化は同比率で変化する。したが
って、波長変動の影響を受けない光学系をつくることが
できる。またP1とP2の光量が違うので、 G2=G2/(1-Ra) になる回路ゲインをもたせれば、容易にP1,P2の光量バ
ランスをとることができる。
以上のように本実施例によれば、 同時コーティングするのでコストダウンになる。
波長依存性が少なくなる。
反射膜のバラツキが小さいので、調整が容易にな
る。
となる光学的記録再生装置を造ることができる。
発明の効果 以上のように本発明は、分割プリズムの反射膜を同時コ
ーティングし、約20%でほぼ同一反射率にすることによ
り、コストダウン,性能の安定化を図ることができ、か
つ調整を容易にすることができ、その実用的効果は大な
るものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明の一実施例における光学的記録再
生装置における自動焦点調整装置の要部正面図、第1図
(b)は同側面図、第2図は同概略側面図、第3図
(a),(b)は同検出面の正面図、第4図(a)は従
来の自動焦点調整装置の正面図、第4図(b)は同側面
図、第5図(a),(b),(c)は概略側面図、第6
図はフォーカスサーボ信号の初段要部回路図である。 A1,A2……増幅回路、A3……差動回路、1……半導体レ
ーザ、2……コリメートレンズ、4……全反射プリズ
ム、5……λ/4板、6……対物レンズ、7……ディス
ク、8……単凸レンズ、12,18……分割プリズム、13…
…光検出器、16……ビーム整形用プリズム、17……偏光
ビームスプリッタ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源と、この光源から発光された光ビーム
    を情報記録媒体上に集束する対物レンズと、前記情報記
    録媒体のトラックによって生ずる1次回折光を有する前
    記情報記録媒体からの反射ビームを第1ビームと第2ビ
    ームと第3ビームとに3分割する分割プリズムと、前記
    第1ビームと前記第2ビームとの光路中に両ビームの結
    像位置の中間に配置され、かつ前記第1ビームを電気信
    号に変換する第1の光検出器と、前記第1ビームと前記
    第2ビームとの光路中に両ビームの結像位置の中間に配
    置されかつ前記第2ビームを電気信号に変換する第2の
    光検出器と、前記第1の光検出器の出力信号と前記第2
    の光検出器の出力信号によりフォーカスサーボを行う制
    御手段とを有し、前記分割プリズムは反射ビームを前記
    第1ビームと透過ビームとに分割する第1の分割面と透
    過ビームを前記第2ビームと前記第3ビームとに分割す
    る第2の分割面を有するとともに第1の分割面と第2の
    分割面とが略同一で、かつ約20%の反射率を有する構成
    とした自動焦点調整装置。
  2. 【請求項2】第1の光検出器の出力信号を増幅する第1
    の増幅器と、第2の光検出器の出力信号を増幅する第2
    の増幅器とを備え、前記第1の増幅器の出力信号と前記
    第2の増幅器の出力信号によりフォーカスサーボを行う
    制御手段とを有する特許請求の範囲第1項記載の自動焦
    点調整装置。
  3. 【請求項3】第1の増幅器の増幅度G1と、第2の光検出
    器の増幅度G2と、第1および第2分割面の反射率Raとを とした特許請求の範囲第1項記載の自動焦点調整装置。
JP63084729A 1988-04-06 1988-04-06 自動焦点調整装置 Expired - Lifetime JPH077517B2 (ja)

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JP63084729A JPH077517B2 (ja) 1988-04-06 1988-04-06 自動焦点調整装置

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JP63084729A JPH077517B2 (ja) 1988-04-06 1988-04-06 自動焦点調整装置

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Publication Number Publication Date
JPH01256029A JPH01256029A (ja) 1989-10-12
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08336410A (ja) * 1995-06-13 1996-12-24 Kenji Mitsumoto ゴルフ用の傘および傘用のゴルフクラブ保持具

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6271034A (ja) * 1985-09-24 1987-04-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光学的記録再生装置

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JPH08336410A (ja) * 1995-06-13 1996-12-24 Kenji Mitsumoto ゴルフ用の傘および傘用のゴルフクラブ保持具

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JPH01256029A (ja) 1989-10-12

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